为什么总克制不住焦虑？Nature 找到答案｜大脑三通道编码失衡是关键

想象一下，深夜听到楼道里传来陌生脚步声，你的心会瞬间提到嗓子眼；而手机弹出的外卖送达通知，则会让你心情愉悦。为什么不同外界信号能引发如此迅速又截然不同的反应？这背后是一场发生在你大脑深处的精妙“信息分拣”。

据世界卫生组织统计，全球有近10亿人受到焦虑、抑郁等精神障碍的困扰，这些疾病的共同核心是大脑对“意义”的评估出现了偏差。要理解这些疾病，首先要回答一个根本问题：健康的大脑是如何编码、组织和处理外部刺激的不同维度，从而驱动我们的行为和决策的？

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Prefrontal neural geometry of learned cues guides motivated behaviours”的研究报告中，来自哥本哈根大学等机构的科学家们通过研究，利用在体钙成像技术首次在自由活动的小鼠大脑内，成功“解码”了背内侧前额叶皮层（dmPFC）神经元如何同时且独立地处理外界刺激的三个核心属性：显著性、效价和价值。

（1）显著性：刺激有多“抓人眼球”？（如刺耳的警报声）

（2）效价：刺激是“好”是“坏”？（正/负情绪）

（3）价值：刺激有多重要或多具激励性？（决定行动的动力大小）

研究人员发现，dmPFC中的神经元群体并非混为一谈，而是像设置了三条独立的“信息高速公路”，同时并行处理这三种信息。比如，捕食者的声音会激活“高显著性”、“负效价”、“高价值”这三个通道，使小鼠迅速做出逃跑决定。这种并行处理的“几何结构”，使得大脑能高效、精准地评估复杂环境，驱动趋利避害的动机行为。

研究人员训练雄性小鼠，将不同的声音线索与特定的奖励（如糖水）或惩罚（如轻微气流）结果联系起来。当小鼠学会这些关联后，研究人员实时观测它们听到这些声音时，dmPFC神经元的活动模式。结果令人惊叹：神经元群的活动遵循着特定的结构模式，而这一结构正由小鼠赋予刺激的“重要性”所定义。同一个脑区，不同的神经元亚群各自负责编码刺激的价值、效价和显著性，并且这些信息沿着正交的信息轴（互不干扰的维度）进行组织。这表明，大脑并非将所有情绪信息“一锅炖”，而是进行了清晰的分流处理，这或许是其能快速、灵活决策的关键。

这项研究虽然基于小鼠模型，但其揭示的神经编码原理对人类理解自身大脑具有重要启示。人类的决策同样高度依赖前额叶皮层。研究者指出：“日常生活中“我该冲上去还是躲开？”、“这值不值得努力？”这类选择，都离不开前额叶皮层的运作。”而当这套评估系统“出错”时，就可能与多种精神障碍相关：1）高估威胁：可能与焦虑症相关；2）高估奖励：可能与成瘾行为相关；3）低估奖励：可能与抑郁症的动机缺乏相关。

如果人脑也采用这种 “价值、显著性、效价三通道分离” 的编码策略，那么它就为我们理解这些疾病提供了一个更清晰的研究靶点。未来，精神疾病的干预或许可以更精准地着眼于修复特定“信息通道”的偏差，而非笼统地调节整个脑区活动，从而为开发更精准的治疗方法指明新方向。

这项研究是迈向理解复杂情绪与动机神经回路的重要一步。下一步，研究人员将会深入探索：1）这三个“信息通道”是如何在发育过程中形成的？2）它们如何与其他脑区（如杏仁核、伏隔核）互动，最终整合成统一的行为指令？3）在焦虑、抑郁等疾病模型中，这些通道的编码几何结构是否发生了扭曲？从长远看，这项基础发现有望推动“精准精神医学”的发展。通过对特定神经编码维度的监测甚至调控，未来或许能更早期地识别疾病风险，或开发出副作用更小的神经调控疗法。

我们的大脑就像一座超级城市，前额叶皮层则是城市的“交通指挥中心”。这项研究告诉我们，这个指挥中心内部有着精密的“三车道”分流规则，确保“危险警报”、“奖励通知”等不同信息能互不干扰、高效并行，最终指挥我们做出最佳行动。理解这套内在的“交通规则”，不仅让我们惊叹于大脑的精妙，也为未来修复因“交通混乱”导致的精神疾病，点亮了一盏科学明灯！

参考文献：

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

编辑 | 阿拉斯加宝

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