你是否好奇，为什么我们初到陌生城市会格外警惕，而身处家中却能无比放松？这种对环境“新鲜感”的快速识别与记忆，是大脑一项至关重要的高级功能。近日，复旦大学类脑智能科学与技术研究院（ISTBI）Deniz Vatansever研究员领导的团队，在国际顶尖期刊《自然·通讯》上发表最新研究，系统揭示了人脑对空间新奇性（即环境的“新鲜感”）进行“分级编码”的精细神经机制。该研究由其实验室博士后研究员 Jörn Alexander Quent 博士具体牵头完成。
在纷繁复杂的世界中，大脑必须高效地区分新旧信息，以便分配认知资源，来重点关注新异环境中的潜在机会或威胁，同时将熟悉场景固化为稳定记忆。这种对新奇性的检测与编码，是空间导航和学习记忆的核心环节。然而，大脑究竟如何像处理连续光谱一样，系统表征从“完全陌生”到“了如指掌”的完整过程，长期以来并不清晰。
为了解决这一科学问题，Deniz Vatansever研究员领衔的认知与脑成像实验室，设计了一项巧妙的虚拟现实实验。参与者需要在一个圆形虚拟场景中自由探索，并记忆物体的位置。研究团队利用超高场强7T功能磁共振成像技术，同步记录了参与者在探索不同新旧程度空间时的大脑活动，首次构建了从“新奇”到“熟悉”的连续量化脑响应图谱。
研究发现，大脑并非简单地用单一区域标记“新”或“旧”，而是通过多个脑区协同形成了一套精密、有序的“分级处理系统”：
作为大脑的记忆中枢,海马体在此过程中扮演了关键角色
研究首次揭示，海马体前部更偏好响应熟悉的空间信息，而后部则对新颖空间信息更敏感。更重要的是，这种偏好并非截然分开，而是沿着海马体的长轴呈现平滑、连续的梯度变化。这好比一个调节旋钮，从前到后，对“熟悉度”的响应逐渐减弱，对“新奇性”的响应逐渐增强。
大脑皮层的“双流处理”网络
在大脑皮层方面，研究发现了泾渭分明的两条“信息流”。负责视觉处理与高级决策的视觉网络和前额叶皮层，主要活跃于处理新异环境信息。而负责运动规划、注意维持和内省思维的运动皮层、顶叶注意网络和默认模式网络，则更多地参与对熟悉空间的加工与整合。这两种模式在基于全脑功能连接构建的低维空间中清晰可分。
后内侧皮层的“中心-外周”梯度
研究进一步在默认模式网络核心区域中的后内侧皮层（如后扣带回）发现了有趣的组织模式。该区域的核心部位强烈偏好熟悉信息，这种偏好随着向周边视觉皮层和前额叶区域的延伸而逐渐减弱，并最终过渡为对新奇信息的响应，形成了从“熟悉核心”到“新奇外围”的同心圆式梯度结构。
跨脑区的“梯度协同”机制
上述梯度并非独立工作。静息态脑功能连接分析表明，具有相似新奇性偏好的海马体分区与皮层区域之间，存在更强的固有连接。这揭示了海马体与皮层之间以“功能偏好匹配”为原则的内在耦合关系，确保了整个“分级编码系统”的高效协同运作。
此项研究的通讯作者、复旦大学类脑院研究员Deniz Vatansever教授指出： “我们的工作表明，大脑处理空间信息时，采用的是一种高度有序的‘分级编码’原则，而非简单的‘开关’模式。这就像大脑内部有一个复杂的交通枢纽，信息根据其‘新鲜度’的不同，被自动引导至不同的处理‘车道’和‘区域’。这种机制很可能是我们高效适应环境、形成稳固记忆的神经基础。”
该研究不仅为理解空间导航与情景记忆的神经机制提供了全新框架，也对记忆障碍类疾病（如阿尔茨海默病）的研究具有重要启示。阿尔茨海默病患者早期即出现空间定向障碍和记忆衰退，其海马体及默认模式网络也是最早受损的脑区。本研究揭示的精细梯度图谱，未来或可作为评估疾病早期神经功能异常的敏感指标。
本研究在Deniz Vatansever研究员的全面指导下完成，其实验室博士后Jörn Alexander Quent博士为论文第一作者。研究团队全部来自复旦大学类脑智能科学与技术研究院。该工作得到了国家科技创新2030重大项目、国家自然科学基金及中国博士后科学基金等项目的大力资助。
团队领导简介
Deniz Vatansever研究员是复旦大学类脑智能科学与技术研究院的全职研究员，并领导认知与脑成像实验室。他的研究旨在阐明学习和记忆的神经机制，尤其关注默认模式网络在心理导航中的作用。结合认知、临床和计算神经科学方法，他的工作涵盖价值决策、物体与概念表征、审美体验和神经可塑性等多个领域。其研究成果已发表于《自然·通讯》、《神经科学杂志》、《人脑图谱》等国际权威期刊，并获得国家科技部、国家自然科学基金委的竞争性项目支持。
4001102288 欢迎批评指正
All Rights Reserved 新浪公司 版权所有
