重磅综述 | 啮齿动物真的会“形成概念”吗？

认知神经科学前沿文献分享

基本信息

Title:Learning and Representation of Categories in the Rodent Brain

发表时间:2026.4.9

发表期刊:Annual Review of Neuroscience

获取原文:

1. 添加小助手:PSY-Brain-Frontier即可获取PDF版本

引言

把大量彼此不同的对象、经验和情境压缩成“同一类”，是大脑最基础也最强大的能力之一。它让个体不必为每个新刺激都从头学习一次，而是可以借助已形成的类别快速决策、迁移规则，并把旧知识泛化到新情境中。正因此，类别学习（category learning）既是一个知觉—决策问题，也是一个知识组织问题：前者关心大脑如何从高维感觉输入中提取与行为相关的边界，后者则关心这些抽象化后的表征是否构成语义记忆（semantic memory）的一部分。

长期以来，这一领域的核心证据主要来自人类和非人灵长类，尤其是围绕“类别表征是否独立于刺激特征和动作输出”的经典研究。相比之下，啮齿动物常被视为更擅长感觉辨别、强化学习和简单选择行为，而不一定适合研究类别乃至概念层面的表征问题。这篇综述正是针对这种传统印象展开系统回应。作者并不满足于问“老鼠能不能分类”，而是把问题推进得更具体：它们究竟能学会哪些类型的类别；这种学习能否跨越不同感觉模态、刺激维度和自然刺激复杂度；动物是否会把类别知识泛化到未见过的新刺激，或在同一刺激空间中重设边界、切换规则；以及最关键的，脑内是否存在相对独立于感觉、动作和奖赏的内部类别表征。

实验设计与方法逻辑

作者首先界定类别、概念、抽象化及其与语义记忆的关系，随后以灵长类 delayed-match-to-category（DMC）任务为参照，强调要把内部类别状态与感觉输入、动作准备分离。接着转向啮齿动物研究，依次梳理可用于分类研究的操作箱、头固定、空间探索等范式，以及刺激模态、维度、复杂度、泛化和规则切换证据。

核心发现

发现一：啮齿动物的类别学习能力覆盖多种感觉模态与刺激复杂度，并不局限于简单辨别

综述系统汇总后显示，鼠类的类别学习并非只发生在最简单的一维刺激上。无论是听觉中的频率、时长和声源方向，视觉中的朝向与空间频率，还是嗅觉、味觉、触觉乃至多感觉整合任务，啮齿动物都能学会按类别作答；在更复杂的自然刺激中，它们还可区分叫声、社会性气味、行为视频以及多类自然图像。Figure 2a 值得关注，因为它把操作箱、头固定范式、二维刺激空间和任务情境统一放进一个框架里，提醒读者“会分类”并不是单一能力，而取决于任务如何组织刺激和反应。

Figure 2. (Figure appears on preceding page)

发现二：啮齿动物的类别行为不只是区分两类，还包括泛化、边界重设与一定程度的抽象规则学习

作者特别强调，真正的类别学习不能只看训练刺激上的正确率，更要看动物能否把规则推广到新刺激，并在情境变化时灵活重组已有知识。综述中的研究显示，啮齿动物可以对类别内部新刺激进行插值式泛化，也能在部分任务中做出超出训练分布的泛化；在同一刺激空间内，它们还能灵活移动类别边界，甚至把一条连续气味梯度细分为多个边界。Figure 2a 中同一二维刺激空间可对应两套分类规则，这一示意直接服务于“边界可重设、规则可切换”的核心论点。

发现三：类别学习依赖分布式脑网络，前额叶、顶叶、纹状体、海马、杏仁核和感觉皮层均有参与

在神经层面，这篇综述最鲜明的结论之一是：啮齿动物并不存在一个可以被简单命名为“类别中枢”的单一区域。根据损毁、失活、记录和成像等研究，前额叶/额叶区域与规则、选择和类别相关信号密切相关；后顶叶皮层与刺激分类及边界调整有关；基底节和边缘系统中的纹状体、海马、杏仁核也分别参与不同类型的类别学习、记忆和社会性类别处理；感觉皮层则不仅提供特征信息，在某些任务中也呈现类别相关编码。

发现四：识别内部类别表征的关键，不是找到“类别选择性神经元”，而是把类别信号与感觉、动作和奖赏解耦

全文最有方法学力度的主张，是“类别相关活动”不等于“类别表征”。Figure 1a 和 Figure 1b 之所以重要，在于它们借灵长类 DMC 任务说明：若动物在样本刺激之后、尚未知道具体动作前就表现出稳定的类别相关神经活动，这类信号才更接近内部类别状态，而不是动作准备或奖赏预期。作者据此转向啮齿动物研究，指出 Figure 2b 所示的任务切换设计尤其关键：当相同类别在 go/no-go 与 2AFC 两种操作情境中被映射到不同动作时，若某些内侧前额叶（mPFC）神经元仍保持类别选择性，就更有力地支持其编码的是…

Figure 1 Neuronal correlates of learned categories in the macaque brain.

归纳总结和点评

这篇综述的真正推进，不在于简单宣布“啮齿动物也会分类”，而在于把研究问题从行为表面推进到表征层面：现有证据支持鼠类能够跨模态学习类别，并在一定条件下表现出泛化、边界调整与规则切换等关键特征；与此同时，这些能力并非由单一脑区承担，而更像是在感觉皮层、前额叶、顶叶、基底节和边缘系统之间分布实现。文章最值得肯定之处，是为“内部类别表征”设定了更高的方法学门槛，明确要求把类别信号与感觉特征、动作输出和奖赏后果区分开来，这使啮齿动物模型真正进入了可用于解析类别知识形成与存储机制的系统神经科学框架。但边界同样清楚：当前证据多来自任务差异较大的研究整合，尚不足以支持一个统一、定论式的神经机制模型；与其说这篇文章给出了终局答案，不如说它有力论证了啮齿动物已成为追问类别学习与语义记忆关系的一条现实而可操作的路径。

分享人：BQ

审核：PsyBrain 脑心前沿编辑部

你好，这里是「PsyBrain 脑心前沿」

专注追踪全球认知神经科学的最尖端突破

视野直击 Nature, Science, Cell 正刊 及核心子刊与顶级大刊

每日速递「深度解读」与「前沿快讯」

科研是一场探索未知的长跑，但你无需独行。欢迎加入PsyBrain 学术社群，和一群懂你的同行，共同丈量脑与心智的无垠前沿。

点击卡片进群，欢迎你的到来

一键关注，点亮星标 ⭐ 前沿不走丢！

一键分享，让更多人了解前沿