人类能够快速掌握相似技能的内在机制,一直是国际认知科学领域的重大课题。
针对这一科学难题,由中国科学院自动化研究所牵头,联合解放军总医院第九医学中心、吉林大学第一医院组建的跨学科团队,通过系统性研究取得突破性发现。
研究团队选择与人类神经结构高度相似的猕猴作为实验对象,采用先进的多电极阵列技术,精确记录背外侧前运动皮层728个神经单元的活动信号。
历时三年的实验数据显示,受试猕猴在完成规则相似任务时,学习效率呈现指数级提升,但对反向规则任务的适应速度显著滞后,这一现象与人类学习特征高度吻合。
深入分析表明,该脑区存在两个功能独立又协同工作的神经表征空间:决策子空间专门存储核心规则知识,刺激子空间则负责处理具体任务信息。
关键发现在于,这两个子空间呈近乎正交的几何关系,这种独特的神经架构既确保了基础知识的稳定存储,又为新信息处理预留了充足空间。
"这就像图书馆的智能管理系统,"论文通讯作者顾建文教授解释,"经典著作存放在固定区域长期保存,新书则通过独立通道快速上架,二者互不干扰却可协同调用。
"该机制成功解释了大脑避免"学新忘旧"或"固守陈规"的生物学基础。
此项研究具有多重科学价值。
在基础研究层面,首次从神经表征维度阐释了"知识迁移"的生物学实现路径;在应用领域,其揭示的正交表征策略,为突破现有计算架构的局限性提供了生物原型参考。
值得注意的是,相关发现已引起军事训练、特殊教育等领域专家的高度关注。
业内专家指出,随着脑科学与信息技术交叉融合的深入推进,这项基础性发现或将催生新一代自适应学习系统。
特别是在复杂动态环境下,借鉴大脑的多空间协同机制,有望显著提升智能系统的环境适应能力和知识迁移效率。
从“会做一道题”到“会解一类题”,从“学会一种技能”到“适应多种场景”,学习的本质不止在于积累,更在于组织与迁移。
此次研究把“稳定的规则”与“灵活的细节”在大脑中的分工与协同呈现出来,为理解人类与灵长类的学习优势提供了新的钥匙。
面向未来,持续推动基础研究与应用需求相互牵引,有望在提升教育训练效率、优化认知健康干预、促进技术系统更好适应复杂环境等方面释放更大价值。