Cell 重磅：我們的智商與學(xué)習(xí)力，竟由大腦里的「網(wǎng)格導(dǎo)航系統(tǒng)」決定？

為什么有的孩子學(xué)東西能舉一反三，有的卻只會死記硬背？為什么成年人能快速把新知識融入已有體系，而認知障礙患者會逐漸喪失學(xué)習(xí)與推理能力？

近日，北京腦所柳昀哲教授團隊聯(lián)合國內(nèi)外頂尖學(xué)者，在國際頂刊《Cell》發(fā)表了一項重磅研究：

"Development of Non-Spatial Grid-Like Neural Codes Tracks Inference and Intelligence"，首次揭開了人類從 8 歲到 25 歲認知發(fā)展的核心神經(jīng)機制 —— 我們大腦里負責(zé)空間導(dǎo)航的網(wǎng)格細胞，不僅能幫我們認路，更構(gòu)建了大腦里的「認知地圖」，直接決定了推理能力、學(xué)習(xí)效率，甚至能追蹤流體智力水平。

這項研究，為我們理解兒童教育、認知障礙診療、甚至腦機接口的認知增強技術(shù)，提供了最底層的神經(jīng)科學(xué)依據(jù)。

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大腦里的「內(nèi)置 GPS」，不止管認路，更管學(xué)習(xí)

早在上世紀，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了老鼠大腦內(nèi)嗅皮層里（EC）的網(wǎng)格細胞：它們以六邊形的規(guī)律模式放電，像大腦里的 GPS，幫動物在物理空間里導(dǎo)航、規(guī)劃路線，這項發(fā)現(xiàn)也拿下了 2014 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

而這次的研究，首次完整證實：這套網(wǎng)格系統(tǒng)，早已從「物理空間導(dǎo)航」延伸到了「抽象概念學(xué)習(xí)」。我們的大腦會把零散的知識，放進一個二維的「概念地圖」里，而網(wǎng)格細胞的網(wǎng)格樣神經(jīng)編碼，就是這個地圖的「坐標系」。

為了驗證這個結(jié)論，研究團隊招募了 203 名 8-25 歲的受試者，設(shè)計了一套巧妙的實驗：

• 先讓受試者學(xué)習(xí) 25 個「怪物」的兩個核心屬性：攻擊力、防御力，只告訴他們相鄰怪物的屬性差異，不透露完整的二維結(jié)構(gòu)；

• 隨后在 fMRI 腦部掃描中，讓受試者完成跨維度的推理題，比如對比 A 怪物的攻擊力和 B 怪物的防御力，判斷勝負 —— 這就像在大腦的「概念地圖」里完成一次「心理導(dǎo)航」。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：受試者大腦內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格樣編碼，會隨著年齡增長不斷增強；編碼越強的人，推理題的準確率就越高。換句話說，大腦里的這套「網(wǎng)格坐標系」越成熟，你的邏輯推理能力就越強。

有了坐標紙，還需要一個導(dǎo)航儀來實際使用它。內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）負責(zé)在認知地圖上測量"概念之間的距離"，兩者配合，就像 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)一樣，幫你快速找到任意兩個知識點之間的關(guān)系。

研究發(fā)現(xiàn)，大腦結(jié)構(gòu)真的會"變"：

• 內(nèi)嗅皮層（EC）灰質(zhì)體積逆勢增長，與推理能力正相關(guān)

• EC 與 mPFC 之間的神經(jīng)纖維束越變越粗——像高速公路越修越寬

"變聰明"不是玄學(xué)，是看得見摸得著的神經(jīng)發(fā)育。

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孩子學(xué)習(xí)的核心差距：是「死記硬背」，還是「建認知地圖」

這項研究最具教育價值的發(fā)現(xiàn)，是揭開了兒童到成人的學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變之謎。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，8 歲左右的低齡兒童，只能做簡單的、有固定答案的題目，一旦遇到需要跨維度推理的復(fù)雜問題，正確率就會跌到隨機水平。他們靠的是「死記硬背」的啟發(fā)式策略，記住哪個怪物更容易贏，卻無法理解知識背后的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

而隨著年齡增長，內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格樣編碼逐漸成熟，孩子會慢慢學(xué)會搭建結(jié)構(gòu)化的認知地圖：不再孤立地記知識點，而是理解知識點之間的關(guān)聯(lián)，哪怕是從未見過的題目，也能通過「心理導(dǎo)航」完成推理。

這也解釋了教育中最常見的問題：為什么有的孩子刷了無數(shù)題，換個題型就不會？核心原因就是沒有搭建起完整的認知地圖，只記住了零散的「點位」，卻沒學(xué)會點位之間的「路線」。而網(wǎng)格編碼的成熟，正是孩子從「機械學(xué)習(xí)」到「理解性學(xué)習(xí)」的核心神經(jīng)基礎(chǔ)。

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學(xué)新知識的速度，取決于大腦的「框架的穩(wěn)定性」

我們常說「學(xué)霸越學(xué)越快」，這項研究也找到了背后的神經(jīng)科學(xué)原理。

在第一輪實驗后，研究團隊又給受試者引入了 4 個全新的「怪物」，只讓他們學(xué)習(xí)新怪物和相鄰舊怪物的屬性差異，隨后測試他們對新怪物和遠距離舊怪物的推理能力 —— 這正是我們?nèi)粘W(xué)習(xí)中「把新知識融入舊體系」的過程。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：內(nèi)嗅皮層的網(wǎng)格編碼越穩(wěn)定，受試者同化新知識的能力就越強。他們不需要重新搭建整個知識體系，只需要把新知識點放進原有網(wǎng)格坐標系的對應(yīng)位置，就能快速完成跨維度的推理。

而這個過程，離不開負責(zé)高級認知的前額葉皮層的配合。研究證實，前額葉皮層會編碼概念之間的「距離關(guān)系」，而它的成熟度，直接決定了新知識的同化效率，且這種能力會從 8 歲到 25 歲持續(xù)發(fā)展。

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這項研究，和我們每個人有什么關(guān)系？

這項研究的價值遠不止學(xué)術(shù)層面：

給教育的啟示

邏輯推理能力的培養(yǎng)，核心不是刷題，而是幫孩子搭建結(jié)構(gòu)化的知識體系。與其讓孩子死記硬背知識點，不如引導(dǎo)他們理解知識點之間的關(guān)聯(lián)，幫大腦完善「網(wǎng)格坐標系」，這才是提升學(xué)習(xí)能力的根本。

12 歲前后是網(wǎng)格系統(tǒng)發(fā)育的黃金期。這個階段最該培養(yǎng)的：

• ? 多做歸類、對比、找規(guī)律類練習(xí)

• ? 鼓勵問"這件事和那件事有什么共同點？"

• ? 遇到新知識，自己"畫知識結(jié)構(gòu)圖"

• ? 過度依賴死記硬背，可能抑制結(jié)構(gòu)化思維發(fā)展

給醫(yī)療健康的方向

阿爾茨海默病、認知障礙等疾病，最早的損傷就發(fā)生在內(nèi)嗅皮層。這項研究發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)格編碼標志物，未來可用于認知衰退的早期篩查，也為神經(jīng)退行性疾病的治療、認知康復(fù)訓(xùn)練提供了全新靶點。

給腦機接口的新可能

目前腦機接口的研究，多聚焦于運動功能康復(fù)；而這項研究揭示的認知地圖神經(jīng)機制，為認知增強型腦機接口提供了理論基礎(chǔ)。未來，我們或許能通過調(diào)控網(wǎng)格編碼，幫助認知障礙患者重建學(xué)習(xí)與推理能力，甚至為健康人提升認知效率。

給AI的啟示

如果 AI 能像人類大腦一樣，從少量樣本中構(gòu)建抽象結(jié)構(gòu)，才是真正具有"舉一反三"能力的通用智能。

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腦科學(xué)與腦機接口的持續(xù)探索

從諾貝爾級的空間導(dǎo)航發(fā)現(xiàn)，到如今對人類認知發(fā)展的底層解密，這項來自中國團隊的研究，讓我們第一次完整看到：人類的智慧成長，從來都不是零散知識點的堆砌，而是大腦里「認知地圖」的持續(xù)搭建與完善。

小到一個孩子的學(xué)習(xí)成長，大到一個人的終身學(xué)習(xí)能力，再到腦疾病的診療與腦機接口的未來，都藏在大腦深處那片六邊形的網(wǎng)格放電里。而腦科學(xué)的每一次突破，都在讓我們"更懂大腦，也更懂人類自己"。

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參考文獻：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00266-7