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從只會(huì)死記硬背到真正理解規(guī)律、舉一反三，人類(lèi)的靈活推理能力是如何發(fā)展起來(lái)的？近日，北京師范大學(xué)心理學(xué)部認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室柳昀哲課題組給出了他們的回答：大腦內(nèi)嗅皮層的“類(lèi)網(wǎng)格編碼”就像一個(gè)抽象知識(shí)的導(dǎo)航系統(tǒng)，其隨著年齡發(fā)展逐漸成熟，支撐推理能力與知識(shí)同化能力的提升。25日，相關(guān)論文在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。

發(fā)展心理學(xué)家皮亞杰早已提出，兒童認(rèn)知發(fā)展的本質(zhì)不在于積累了多少知識(shí)，而在于逐漸獲得一種從零散經(jīng)驗(yàn)中抽取關(guān)系結(jié)構(gòu)的能力，形成可遷移的圖式。但“圖式”這一心理學(xué)概念長(zhǎng)期缺乏神經(jīng)層面的直接證據(jù)。

近年來(lái)，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，大腦內(nèi)嗅皮層中的網(wǎng)格細(xì)胞以六邊形周期性放電模式實(shí)現(xiàn)空間導(dǎo)航，而且，這一機(jī)制似乎并不局限于物理空間——它可能同樣參與了抽象概念知識(shí)的組織。

究竟是否如此？為尋找答案，柳昀哲團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一項(xiàng)針對(duì)8到25歲人群的研究。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套特殊實(shí)驗(yàn)：讓參與者學(xué)習(xí)25個(gè)虛擬角色在“攻擊力”和“防御力”兩個(gè)維度的屬性，但沒(méi)有告訴他們，這些角色背后暗藏著一張結(jié)構(gòu)化的“關(guān)系地圖”。在隨后的腦成像掃描中，參與者需要回答數(shù)百道從未見(jiàn)過(guò)的新題。這些題無(wú)法靠死記硬背完成，只有在腦中自發(fā)建立起知識(shí)地圖的人才能做出正確推斷。

結(jié)果顯示，隨著年齡增長(zhǎng)，人類(lèi)大腦內(nèi)嗅皮層中的類(lèi)網(wǎng)格編碼顯著增強(qiáng)，為抽象知識(shí)提供了類(lèi)似“地圖坐標(biāo)系”的神經(jīng)基礎(chǔ)；內(nèi)側(cè)前額葉皮層則在此之上編碼知識(shí)之間的關(guān)系距離，將孤立信息織入網(wǎng)絡(luò)。兩者協(xié)同，共同支撐了推理能力隨年齡的持續(xù)提升。這張認(rèn)知地圖還具有持續(xù)生長(zhǎng)的能力。當(dāng)新知識(shí)被引入時(shí)，內(nèi)嗅皮層的類(lèi)網(wǎng)格編碼保持穩(wěn)定對(duì)齊，使新舊知識(shí)得以無(wú)縫整合；內(nèi)側(cè)前額葉構(gòu)建新舊知識(shí)連接，成為同化新知識(shí)能力持續(xù)發(fā)展的核心基礎(chǔ)。

論文第一作者、北京師范大學(xué)博士生瞿宇堃告訴科技日?qǐng)?bào)記者，該成果不僅從神經(jīng)科學(xué)層面為皮亞杰的“圖式發(fā)展”理論提供了直接證據(jù)，還有望為兒童高效學(xué)習(xí)與認(rèn)知能力培養(yǎng)提供精準(zhǔn)的神經(jīng)科學(xué)依據(jù)。

柳昀哲透露，目前實(shí)驗(yàn)室正持續(xù)推進(jìn)兩條交叉線路研究：一是對(duì)兒童高級(jí)認(rèn)知能力的發(fā)展軌跡開(kāi)展縱向追蹤，推動(dòng)腦科學(xué)與AI賦能教育；二是以人類(lèi)高級(jí)認(rèn)知能力的發(fā)展規(guī)律為基礎(chǔ)，為研究具備主動(dòng)探索與泛化能力的AI智能體提供認(rèn)知計(jì)算基礎(chǔ)。