前额叶皮层（Prefrontal cortex）长期以来被视为大脑的“高级管理中枢”，主导着决策、工作记忆及行为灵活性。然而，近日发表于《科学-进展》（Science Advances）杂志的一项研究却得出了颠覆传统的结论：在特定情境下，前额叶皮层不仅不会促进灵活性，反而会阻碍大脑破除旧习惯、采纳更新更优的策略。
该研究由美国埃默里大学（Emory University）生物学系 Robert Liu 教授团队完成。研究人员通过小鼠实验证实，要实现传统意义上的“打破框框思考（Thinking outside the box）”，有时需要主动抑制前额叶皮层的执行决策功能。
天然行为模型：从经验依赖到感知引导
在面对选择时，动物和人类通常倾向于沿用既往成功的经验，即基于习惯的“胜留策略（Win-stay strategy）”。然而，当环境中出现更高效的新线索时，如何摆脱既定经验并转向新策略，是神经科学领域关注的核心问题。
为了探索这一策略转变背后的神经机制，Liu 教授团队避开了传统的单纯奖惩训练模式，基于小鼠寻回幼崽的天然本能设计了 T 型迷宫实验。
在实验中，母鼠被置于 T 型迷宫底部。迷宫的一侧臂会播放人工声音作为信标，提示实验人员将在该处放置幼崽。初始阶段，母鼠均毫无例外地选择回到上一次找到幼崽的迷宫臂——即依赖经验的默认习惯，忽略了声音提示。在经过连续多天的重复训练后，母鼠才逐渐学会克服默认习惯，根据声音信标精准选择方向，以更快寻回幼崽。
化学遗传学调控：“关闭”前额叶反而加速策略更新
为了厘清不同脑区在该行为转变中的作用，研究人员在小鼠的听觉皮层（Auditory cortex）和内侧前额叶皮层（Medial prefrontal cortex, mPFC）植入了硅探针记录神经元电活动，并运用化学遗传学（Chemogenetics）方法分别对这两个脑区进行特异性抑制。
实验结果令人意外。当研究人员抑制小鼠的听觉皮层时，小鼠对声音线索的学习能力显著受损，行为高度依赖既往经验，甚至在训练 8 天后仍无法建立声音与奖励的关联。
然而，当抑制内侧前额叶皮层时，小鼠不仅没有出现决策紊乱，反而极大地加速了新策略的采纳。对照组小鼠通常需要 4 至 8 天才能掌握声音策略，而内侧前额叶皮层被抑制的小鼠仅用 2 至 3 天便完全掌握了听觉引导策略。当恢复其内侧前额叶皮层的活性后，小鼠再次倒退回优先使用既往经验的状态。这一结果明确证实：内侧前额叶皮层的主要作用是强化和维持基于既往经验的旧习惯，而非促进新策略的采纳。
临床启示：为认知障碍与神经多样性提供新视角
研究第一作者 Kai Lu 博士将这一现象比作禅修沉思：当一个人陷入对过去经验的沉溺或对未来的筹划时，前额叶皮层高度活跃；而要聚焦于当下的环境变化，则需要抑制这种内部思考，将注意力集中于外界的实时感知信号。
Liu 教授表示，这一发现为理解人类神经多样性（Neurodiversity）及部分执行功能认知障碍的分子机制提供了全新视角。
目前，该团队正在使用携带自闭症相关基因标记的转基因小鼠开展深入研究，同时与合作者探索通过经颅磁刺激（TMS）等非侵入性技术在人体中调控前额叶皮层活性，以期为改善执行功能相关认知障碍患者的治疗方案提供科学依据。
参考文献：Kai Lu et al, Neural competition between prefrontal and auditory cortex constrains novel sound strategy learning, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb3005
编辑：王洪
排版：李丽
评论 (0)