上海
撰文丨eternallj
人类在面对复杂选择时，往往不仅仅依赖于简单的价值比较，而是需要在有限的信息基础上进行整合、推理与权衡。长期以来，神经科学领域普遍认为，腹内侧前额叶皮层（ventromedial prefrontal cortex,vmPFC）在经济决策中扮演着核心角色，能够将不同选项转化为一种“共同货币”的价值信号，进而支持理性选择。然而，这一理论在面对新颖、不熟悉或需要组合多个维度的决策任务时，似乎难以解释大脑所展现出的灵活性。为探索这一问题，牛津大学与伦敦大学学院的研究团队开展了一项合作研究，并于2025年4月在Cell发表了题为A cognitive map for value-guided choice in ventromedial prefrontal cortex的论文。研究者提出，vmPFC在进行价值判断时，可能并非仅依赖于线性数值计算，而是构建出一个类似于“认知地图”的抽象空间，用以在不同选项之间进行导航。这一假说打破了传统的决策模型框架，提供了一种将空间认知机制迁移至抽象决策领域的全新思路。
长期以来，vmPFC被视为大脑中代表选项价值的核心区域，许多fMRI研究指出，该区域可以将不同类型的选择整合为一种统一的“价值信号”。但现实中的决策往往复杂多变，面对新颖组合或未知选项时，大脑如何进行推理并灵活选择仍缺乏明确的解释。作者受启发于内侧颞叶（medial temporal lobe, MTL）中“认知地图（cognitive map）”的研究——即通过空间导航中的网格细胞（grid cells）构建环境的结构性表示，支持个体在物理空间中进行灵活推理和路径规划。他们提出，vmPFC也可能以类似机制，在抽象的“价值空间”中进行选项之间的导航和选择。
为验证这一假设，研究者在两只训练有素的恒河猴中开展了系统的神经电生理实验。每一次决策任务都要求猴子在两个选项中选择其一，每个选项由两个图像线索组成，分别表示奖励的概率和大小，组合后定义一个二维价值空间坐标。作者同步记录了vmPFC、前扣带皮层（ACC）、背外侧前额叶皮层（dlPFC）和眶额皮层（OFC）等多个区域的单神经元放电活动与局部场电位（LFP），并着重分析了vmPFC的theta频段（4–8 Hz）活动及其时序特征。研究首先排除了反应时和线性价值编码等混杂变量，随后发现，在做出选择前的300毫秒内，vmPFC的theta频段LFP出现显著的“六方向周期性”变化，这是一种典型的“网格样”神经编码模式，提示vmPFC中可能存在类似海马区网格细胞那样的抽象结构编码。
不仅如此，作者还在单个神经元水平上发现，部分vmPFC神经元在theta波谷时活跃性增强，并在该相位呈现显著的六方向调制，支持这些细胞在选择前形成“价值地图”。更具突破性的是，这种编码具有theta相位依赖性：在网格编码出现后的下一个theta周期，vmPFC中又出现了“选中选项的线性价值信号”，表明该区域可能以“分时复用”的方式，在连续的theta节律中依次处理认知地图的构建与价值的计算。
此外，研究还观测到网格编码在不同刺激集之间发生“重对齐”（realignment），即当实验中的图像线索被更换，但价值结构保持不变时，vmPFC中的“网格方向”会发生旋转，类似于啮齿类动物在不同空间环境中网格细胞重对齐的经典现象。这一发现表明vmPFC不只是静态地表示“价值大小”，而是在抽象空间中动态构建和重组结构性信息，是一种结构-任务范式下的通用编码机制。
更重要的是，研究首次在非人灵长类的vmPFC中发现了sharp wave ripple（SWR）样事件。这种在海马中已被广泛报道的高频波动（通常与记忆重放、推理和学习相关）被观察到在选择和反馈阶段显著增加，其出现频率与任务表现（如正确率）和前次奖励正相关。这提示vmPFC不仅构建认知地图，还可能参与价值学习和基于模型的规划行为，是类MTL计算模式在前额叶的体现。
综上，该研究通过结合单细胞放电、局部场电位、节律调控与认知行为数据，首次在神经生理层面证实了vmPFC在经济决策中可构建“认知价值地图”。这种地图以theta相位为节律基础，在不同神经群中交替表达结构性信息与数值信息，打破了“线性比较”或“统一价值信号”的传统理解。该工作也将MTL中的空间导航机制与PFC中的经济选择机制紧密联系在一起，为未来关于结构性推理、计划行为和灵活选择的神经机制研究提供了全新视角。
文献来源：DOI: 10.1016/j.cell.2025.03.038
制版人： 十一
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