為什么總克制不住焦慮？Nature 找到答案｜大腦三通道編碼失衡是關鍵

想象一下，深夜聽到樓道里傳來陌生腳步聲，你的心會瞬間提到嗓子眼；而手機彈出的外賣送達通知，則會讓你心情愉悅。為什么不同外界信號能引發如此迅速又截然不同的反應？這背后是一場發生在你大腦深處的精妙“信息分揀”。

據世界衛生組織統計，全球有近10億人受到焦慮、抑郁等精神障礙的困擾，這些疾病的共同核心是大腦對“意義”的評估出現了偏差。要理解這些疾病，首先要回答一個根本問題：健康的大腦是如何編碼、組織和處理外部刺激的不同維度，從而驅動我們的行為和決策的？

近日，一篇發表在國際雜志Nature上題為“Prefrontal neural geometry of learned cues guides motivated behaviours”的研究報告中，來自哥本哈根大學等機構的科學家們通過研究，利用在體鈣成像技術首次在自由活動的小鼠大腦內，成功“解碼”了背內側前額葉皮層（dmPFC）神經元如何同時且獨立地處理外界刺激的三個核心屬性：顯著性、效價和價值。

（1）顯著性：刺激有多“抓人眼球”？（如刺耳的警報聲）

（2）效價：刺激是“好”是“壞”？（正/負情緒）

（3）價值：刺激有多重要或多具激勵性？（決定行動的動力大小）

研究人員發現，dmPFC中的神經元群體并非混為一談，而是像設置了三條獨立的“信息高速公路”，同時并行處理這三種信息。比如，捕食者的聲音會激活“高顯著性”、“負效價”、“高價值”這三個通道，使小鼠迅速做出逃跑決定。這種并行處理的“幾何結構”，使得大腦能高效、精準地評估復雜環境，驅動趨利避害的動機行為。

研究人員訓練雄性小鼠，將不同的聲音線索與特定的獎勵（如糖水）或懲罰（如輕微氣流）結果聯系起來。當小鼠學會這些關聯后，研究人員實時觀測它們聽到這些聲音時，dmPFC神經元的活動模式。結果令人驚嘆：神經元群的活動遵循著特定的結構模式，而這一結構正由小鼠賦予刺激的“重要性”所定義。同一個腦區，不同的神經元亞群各自負責編碼刺激的價值、效價和顯著性，并且這些信息沿著正交的信息軸（互不干擾的維度）進行組織。這表明，大腦并非將所有情緒信息“一鍋燉”，而是進行了清晰的分流處理，這或許是其能快速、靈活決策的關鍵。

這項研究雖然基于小鼠模型，但其揭示的神經編碼原理對人類理解自身大腦具有重要啟示。人類的決策同樣高度依賴前額葉皮層。研究者指出：“日常生活中“我該沖上去還是躲開？”、“這值不值得努力？”這類選擇，都離不開前額葉皮層的運作。”而當這套評估系統“出錯”時，就可能與多種精神障礙相關：1）高估威脅：可能與焦慮癥相關；2）高估獎勵：可能與成癮行為相關；3）低估獎勵：可能與抑郁癥的動機缺乏相關。

如果人腦也采用這種 “價值、顯著性、效價三通道分離” 的編碼策略，那么它就為我們理解這些疾病提供了一個更清晰的研究靶點。未來，精神疾病的干預或許可以更精準地著眼于修復特定“信息通道”的偏差，而非籠統地調節整個腦區活動，從而為開發更精準的治療方法指明新方向。

這項研究是邁向理解復雜情緒與動機神經回路的重要一步。下一步，研究人員將會深入探索：1）這三個“信息通道”是如何在發育過程中形成的？2）它們如何與其他腦區（如杏仁核、伏隔核）互動，最終整合成統一的行為指令？3）在焦慮、抑郁等疾病模型中，這些通道的編碼幾何結構是否發生了扭曲？從長遠看，這項基礎發現有望推動“精準精神醫學”的發展。通過對特定神經編碼維度的監測甚至調控，未來或許能更早期地識別疾病風險，或開發出副作用更小的神經調控療法。

我們的大腦就像一座超級城市，前額葉皮層則是城市的“交通指揮中心”。這項研究告訴我們，這個指揮中心內部有著精密的“三車道”分流規則，確保“危險警報”、“獎勵通知”等不同信息能互不干擾、高效并行，最終指揮我們做出最佳行動。理解這套內在的“交通規則”，不僅讓我們驚嘆于大腦的精妙，也為未來修復因“交通混亂”導致的精神疾病，點亮了一盞科學明燈！

參考文獻：

Winke, N., Lüthi, A., Herry, C. et al. Prefrontal neural geometry of learned cues guides motivated behaviours. Nature (2026). doi：10.1038/s41586-025-09902-2

撰文 | 生物谷

編輯 | 阿拉斯加寶

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