前沿周報 | 認知神經科學頂刊本周重磅研究匯總-2026.03.22

本周我們共硬核拆解了 24 篇頂刊文獻，助你用最短的時間，俯瞰本周全球認知神經科學的核心進展

? AI與腦機接口

1. CT影像的Aha moment | Nature 報道多中心4.4w例驗證集下穩健表現的大模型

2. 為大模型披上臨床白大褂：Nat Med 提出心理治療專用認知層架構

3. 體外神經網絡也能“學會”時間模式：從自發放電到有組織輸出

? 感知覺、注意與意識

4. 視覺神經元到底更偏愛“紋理”還是“物體”？

5. 看見紋理，也看見邊界：小鼠V1感受野中的“雙分區不變性”

6. 高級視覺不止發生在皮層：人類丘腦枕也在處理自然場景中的人臉與身體

7. MIT團隊深度神經網絡還原大腦選擇性注意中的“乘數特征增益”機制

8. Science Advances | 眼睛在動，世界為什么不晃？揭秘大腦的“視覺防抖”算法

? 臨床與疾病機理

9. Nat Neurosci | 高精度影像揭示DBS對帕金森病腦網絡調控的雙回路機制

11. Nat Neurosci | 半年、20次掃描，密集縱向功能連接組學揭示慢性疼痛的動態神經指紋

? 腦科學新聞與觀點

12. Nature Methods報道： 活體組織透明化：在不破壞生物活性的前提下看透深層大腦

13. 預印本在生物醫學領域的雙重奏：加速傳播與職業評價的博弈

? 情緒、語言與社會認知

14. 你的大腦在第幾層？社交博弈中，大腦如何“預判你的預判”？

15. 你的情緒坐標在哪里？fMRI結合計算建模揭秘“情緒認知地圖”的神經解剖基礎

? 心智全景：核心綜述精讀

16. 為什么有人總能找到路？

17. Trends Cogn Sci | 認知的熵減：大模型如何通過同質化重塑全球思想版圖

? 學習記憶、決策與執行控制

18. 大腦如何權衡“新鮮感”與“真金白銀”？揭示視覺新奇調控獎賞決策的神經機制

19. 為什么能心電感應？中國科學家用“量子糾纏”揭開了協作大腦的隱藏連接！

20. 撿“芝麻”還是等“西瓜”？7T fMRI揭秘大腦在動態環境中決策的“表征扭曲”與策略轉換

21. 恐懼記憶是如何被寫入的？海馬體記憶印跡的精細拆解

? 運動、發展與其他高級認知

22. “肌肉記憶”藏在哪？默認網絡DMN神經流形結構在運動記憶提取中的關鍵作用

23. Nature Neuroscience | 大腦網絡中的“競爭與對抗”法則：全腦計算模型揭示大腦架構的底層邏輯

24. 貪睡的魚兒命不長？Science 揭秘白日夢背后的衰老代價

AI與腦機接口

1

Nature

Merlin: a computed tomography vision–language foundation model and dataset

CT影像的Aha moment | Nature 報道多中心4.4w例驗證集下穩健表現的大模型

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該研究推出了原生三維視覺語言基礎模型Merlin。通過整合三維體積計算機斷層掃描、結構化診斷代碼與放射報告進行多模態預訓練，該模型實現了臨床語義知識與三維解剖表征的深度對齊。Merlin在零樣本分類、五年慢性病預測及三維語義分割等多元臨床任務中的表現顯著優于傳統的二維模型及視覺專用模型。這一成果為放射影像解析提供了通用的智能基準，在降低臨床醫師診斷負擔、賦能早期疾病風險分層與生物標志物發現方面具有深遠意義。

2

Nature Medicine

A cognitive layer architecture to support large-language model performance in psychotherapy interactions

為大模型披上臨床白大褂：Nat Med 提出心理治療專用認知層架構

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本研究提出一種認知層架構，通過將臨床推理與語言生成模塊化分離，顯著增強了大語言模型在心理治療中的專業性。該系統利用狀態推斷與干預選擇機制，在臨床能力評估中超越了人類臨床醫生，并能建立與人類水平相當的治療聯盟。真實世界數據顯示，認知層激活度與患者長期康復率存在顯著的正向劑量反應關系。這一成果為開發安全、可解釋且可擴展的數字療法提供了范式，對緩解心理健康資源匱乏具有重要意義。

3

PNAS

Online supervised learning of temporal patterns in biological neural networks under feedback control

體外神經網絡也能“學會”時間模式：從自發放電到有組織輸出

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本研究用微流控塑形的模塊化體外神經網絡，結合高密度MEA實時記錄與FORCE在線閉環訓練的方法，回答了體外神經網絡在反饋控制下能否學會并維持時間模式這一問題。結果表明，模塊化拓撲（尤其晶格型）能抑制過度同步，促使網絡從自發放電轉向產生并維持多尺度周期性活動與部分混沌軌跡，證明了在特定結構與訓練下體外網絡可實現有組織輸出，但其穩定性與精度仍有待提升。

感知覺、注意與意識

4

Nature Neuroscience

Neuronal tuning aligns dynamically with object and texture manifolds across the visual hierarchy

視覺神經元到底更偏愛“紋理”還是“物體”？

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本研究采用生成模型結合閉環神經生理的方法，回答了視覺神經元究竟更偏好紋理還是物體的問題。結果顯示，不同視覺層級的神經元偏好隨時間和區域動態變化：低階區域更貼近紋理，高階區域在保留局部特征敏感性的同時逐步增強對物體結構的對齊。

5

Nature Neuroscience

Functional bipartite invariance in mouse primary visual cortex receptive fields

看見紋理，也看見邊界：小鼠V1感受野中的“雙分區不變性”

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本研究采用雙光子鈣成像結合卷積神經網絡建模的方法，回答了小鼠V1神經元在何種刺激變化下仍保持穩定響應的問題。結果發現，感受野中存在一種“雙分區不變性”：一部分偏好固定圖樣，另一部分能容忍紋理平移，并且這種結構與自然場景中的物體邊界高度對齊，揭示了V1在視覺分割中的精細編碼機制。

6

Nature Neuroscience

Processing of natural scenes in the human pulvinar

高級視覺不止發生在皮層：人類丘腦枕也在處理自然場景中的人臉與身體

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本研究利用自然場景數據集的7T fMRI與編碼模型方法，回答了丘腦枕是否參與復雜自然場景中的高級視覺加工這一問題。結果顯示，丘腦枕不僅對面孔和身體等高級類別有分區化響應，還保留空間編碼，并與皮層功能區選擇性共激活，揭示其在視覺層級中的關鍵整合作用

7

Nature Human Behaviour

Optimized feature gains explain and predict successes and failures of human selective listening

MIT團隊深度神經網絡還原大腦選擇性注意中的“乘數特征增益”機制

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本研究構建了包含特征增益機制的人工神經網絡，用于解決復雜場景下的選擇性聽覺任務。研究發現，該任務優化模型不僅準確復現了人類基于聲音特質和空間位置的注意力選擇行為，還預測了由于特征重疊而導致的注意力分配失敗現象。此外，該模型展現出與人類聽覺皮層高度相似的“晚期選擇”機制特征。這一成果表明，在感覺表征層級應用乘法特征增益，足以全面解釋人類選擇性注意的成敗，為理解聽覺注意的神經計算機制提供了重要理論框架。

8

Science Advances

High-fidelity but hypometric spatial localization of afterimages across saccades

Science Advances | 眼睛在動，世界為什么不晃？揭秘大腦的“視覺防抖”算法

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本研究探討了掃視過程中的視覺穩定性機制，發現視網膜后像在自我中心空間中的移動與眼動高度一致，但存在顯著的幅值不足現象。這種后像運動的增益與掃視增益呈負相關，且不受掃視后視覺反饋或掃視適應的干擾。機制上，該現象由基于傳出副本的前饋預測所驅動，反映了視覺系統對運動指令帶來的視覺后果的預判。這一發現揭示了動眼神經系統如何通過對自身運動的感覺后果進行精確但幅值不足的近似計算，從而在頻繁眼動中維持知覺的連續與穩定。

臨床與疾病機理

9

Nature Neuroscience

Circuit response to neuromodulation characterized with simultaneous deep brain stimulation and precision neuroimaging in humans

Nat Neurosci | 高精度影像揭示DBS對帕金森病腦網絡調控的雙回路機制

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該研究利用高精度影像揭示了深部腦刺激對帕金森病腦網絡的個性化調控機制。DBS可選擇性標準化體位動作網絡的功能連接，并誘發初級運動皮層與蒼白球兩個獨立回路分別產生時間累積的去激活效應和頻率依賴的激活響應。個體化功能連接圖譜對臨床療效的預測效力顯著優于群體規范圖譜。這為優化精準神經調控方案和實現個性化臨床治療提供了關鍵的客觀影像學支撐。

11

Nature Neuroscience

Intensive longitudinal brain imaging reveals personalized signatures of chronic pain

Nat Neurosci | 半年、20次掃描，密集縱向功能連接組學揭示慢性疼痛的動態神經指紋

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本研究利用密集縱向功能磁共振成像（fMRI）結合邊緣時間序列分析，為纖維肌痛患者構建了個性化腦解碼模型，實現了對自發性疼痛動態波動的精準追蹤。核心發現指出，疼痛的神經表征在個體間具有極高的異質性，預測模型在個體間無法通用，且關鍵預測腦區基本不重疊。該成果強調了慢性疼痛作為獨特個體化病癥的本質，為臨床從“一刀切”模型轉向精準醫療、開發輔助自述的個性化神經生物標志物提供了重要范式。

腦科學新聞與觀點

12

Nature Methods

Isotonic and minimally invasive optical clearing media for live cell imaging ex vivo and in vivo

Nature Methods報道： 活體組織透明化：在不破壞生物活性的前提下看透深層大腦

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Kyushu University團隊研發出等張微創的光學透明化介質SeeDB-Live 。該技術利用牛血清白蛋白匹配胞外液與胞質折射率至1.365，在維持神經生理活性的同時顯著降低光散射 。該方法成功將活體皮層深層信號提升3倍，實現了樹突棘精細結構及鈣與電壓動力學的長時程觀測 。這標志著活體深層腦組織成像進入亞細胞時代，為解析復雜神經環路提供了高保真技術手段 。

13

Science

Career effects of preprints get mixed reviews from biomedical researchers

預印本在生物醫學領域的雙重奏：加速傳播與職業評價的博弈

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生物醫學預印本在加速科研成果傳播的同時，仍面臨職業評價體系的顯著阻力。調研發現，超過60%的評審者因擔憂質量管控、誤導信息及AI造假，在晉升與資助決策中仍優先認可傳統同行評審期刊。這種傳播效率與評價邏輯的失衡，暴露出開放科學愿景同既有學術評價體制的深層矛盾。建立自動化透明度指標以平衡快速傳播與學術嚴謹，對重構學術評價生態具有重要指導價值。

情緒、語言與社會認知

14

Nature Neuroscience

A neural signature of adaptive mentalization

你的大腦在第幾層？社交博弈中，大腦如何“預判你的預判”？

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本研究揭示了人類動態調整心智化策略的認知與神經機制。基于全新提出的CHASE計算模型，研究發現個體對互動對手策略復雜性的適應性信念更新不僅由右側顳頂聯合區和前腦島等分布廣泛的腦網絡支持，其多體素激活模式還能跨樣本精準解碼預測這種動態心智化水平。該成果打破了以往聚焦靜態心智化的理論局限，為未來評估與干預孤獨癥等群體的社會認知障礙提供了具備高度臨床潛力的可靠神經標志物。

15

Nature Communications

Map-like representations of emotion knowledge in hippocampal-prefrontal systems

你的情緒坐標在哪里？fMRI結合計算建模揭秘“情緒認知地圖”的神經解剖基礎

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本研究揭示了海馬與前額葉回路如何以類似認知地圖的格式表征情緒概念。神經成像顯示，海馬體以結構化層級編碼具體的情緒概念 ，而腹內側前額葉皮層則精準追蹤二維情感空間中的狀態軌跡。計算建模表明，這種表征機制源于大腦對多時間尺度下情緒轉換統計規律的學習。該發現證實人類組織抽象情緒知識的計算機制與空間導航高度相似，為理解認知計算與情感的神經交互提供了重要理論支撐。

心智全景：核心綜述精讀

16

Nat Rev Psychol

Determinants of individual navigation ability

為什么有人總能找到路？

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本研究采用綜述方法，整合虛擬現實實驗、真實環境觀察、大樣本人群數據及腦成像結果，回答了“為何個體在導航能力上存在巨大差異”的問題。結果顯示，年齡、成長環境、社會文化、生活方式及腦網絡共同塑造導航表現，方向感并非單一能力，而是多維度、可塑性的認知過程，對健康老齡化與早期疾病識別具有重要意義。

17

Trends in Cognitive Sciences

The homogenizing effect of large language models on human expression and thought

Trends Cogn Sci | 認知的熵減：大模型如何通過同質化重塑全球思想版圖

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本研究揭示大型語言模型（LLMs）正通過統計預測機制與對齊算法誘發人類表達與思維的同質化。機制上，模型捕獲語料庫中心趨勢并利用遞歸反饋回路將標準化模式植入人類認知，導致語言風格、價值視角及推理邏輯向WEIRD常模收斂。這一“認知麥當勞化”趨勢警示算法正通過抹平認知多樣性，根本性地瓦解支撐集體智慧與創新的基石。

學習記憶、決策與執行控制

18

Neuron

Temporal-orbitofrontal pathway regulates choices across physical reward and visual novelty

大腦如何權衡“新鮮感”與“真金白銀”？揭示視覺新奇調控獎賞決策的神經機制

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本研究發現對視覺新奇性的預期能夠顯著提升大額初級獎勵的主觀偏好與動機水平。研究揭示了前腹內側顳葉皮層至眶額皮質的神經環路在整合新奇性與物理獎勵中起關鍵的因果作用。其中顳葉皮層主要負責表征新奇性預期信號，而眶額皮質則接收該輸入并將其與物理獎勵價值進行整合以指導主觀偏好。這一發現闡明了腹側視覺系統通過直接投射至前額葉皮層從而調控價值決策的底層結構與神經機制。

19

PNAS

Quantum-inspired entanglement between collaborating brains during human memory encoding

為什么能心電感應？中國科學家用“量子糾纏”揭開了協作大腦的隱藏連接！

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本研究創新性地提出量子啟發糾纏模型，用于精準量化協作記憶編碼過程中的腦間連通性。結果表明，相較于獨立編碼，協作顯著增加了腦間對齊狀態的概率，且該網絡機制特異性地促進了基于熟悉度的記憶提取。此外，共情干預能夠動態重塑這種腦間耦合模式及其與記憶表現的深層關聯。該模型框架有效突破了傳統腦同步指標易混淆真實社交互動與外部刺激驅動的局限，為闡明社會交互如何動態塑造人類記憶過程提供了全新的神經生理學理論視角。

20

Nature Communications

Activity in human dorsal raphe nucleus signals changes in behavioural policy

撿“芝麻”還是等“西瓜”？7T fMRI揭秘大腦在動態環境中決策的“表征扭曲”與策略轉換

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本研究揭示了人類根據環境獎勵分布動態調整行為策略的神經機制。背側中縫核的活動特異性地表征了這種環境驅動的策略轉變。同時背側前扣帶回和前腦島負責跟蹤并表征特定環境下的相對獎勵價值。這些區域共同構成了一個皮層至皮層下的神經環路。皮層腦區負責構建依賴于情境的價值表征，而背側中縫核則基于這些表征實施行為策略的更新。該成果深入解釋了大腦靈活適應環境的過程，并更新了對血清素系統調控基本行為策略功能的傳統認知。

21

Nature Neuroscience

Deconstruction of a memory engram reveals distinct ensembles recruited at learning

恐懼記憶是如何被寫入的？海馬體記憶印跡的精細拆解

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本研究利用高時間分辨率的f-FLiCRE 光遺傳標記與操控方法，拆解了小鼠在情境性恐懼學習中的不同時間片段，回答了“究竟哪些時刻活躍的海馬背側CA1神經元才真正構成記憶印跡核心”的問題。結果顯示，只有在受擊與凍結階段被招募的細胞群既足以人工喚起回憶，也對自然回憶必不可少；而電擊前或非凍結期活躍的細胞則不具備這種作用。這表明恐懼記憶的寫入并非平均記錄所有活躍細胞，而是選擇性地由特定亞群協同完成印跡的形成

運動、發展與其他高級認知

22

PLOS Biology

The retrieval of previously learned motor memories is facilitated by the reinstatement of default mode network manifold structures

“肌肉記憶”藏在哪？默認網絡DMN神經流形結構在運動記憶提取中的關鍵作用

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本研究揭示了人類運動記憶提取的系統級神經機制。研究發現，運動節省現象（即更快的重新學習）與初始學習階段形成的大尺度皮層流形結構的重現密切相關。這種神經重現高度定位于默認網絡，而非廣泛分布于感覺運動皮層。機制上，默認網絡通過靈活切換其跨網絡功能連接狀態來主導記憶的編碼與提取，且在快速學習者中該重現特征尤為顯著。該成果為運動領域的“記憶印跡”提供了人類系統級證據，確立了默認網絡在跨情境靈活調用過往經驗以指導未來行為中的核心樞紐作用。

23

Nature Neuroscience

Competitive interactions shape mammalian brain network dynamics and computation

Nature Neuroscience | 大腦網絡中的“競爭與對抗”法則：全腦計算模型揭示大腦架構的底層邏輯

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本研究利用計算全腦模型跨物種揭示了哺乳動物大腦連接組的動態與計算基礎。研究發現，能夠忠實再現大腦活動的網絡架構不僅依賴模塊化的協同相互作用，還結合了彌散的長程競爭相互作用。機制上，這些競爭性連接優先存在于細胞構筑、基因組學及受體表達譜截然相反的腦區之間。這種競爭機制自發促生了更具協同性與層級性的神經動態變化，顯著提升了腦網絡在神經形態計算中的性能。該成果為深刻理解大腦解剖結構如何生成復雜功能動態并支持高效認知計算提供了關鍵的理論支撐。

24

Science

Lifelong behavioral screen reveals an architecture of vertebrate aging

貪睡的魚兒命不長？Science 揭秘白日夢背后的衰老代價

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本研究利用機器學習構建行為時鐘，發現非洲綠松石鳉魚成年早期的活動模式與壽命高度相關：高活躍度及規律夜間睡眠預示長壽，而日間嗜睡者壽命較短。該行為差異映射了肝臟內蛋白質合成及細胞維護基因的表達特征。研究確立了脊椎動物衰老的非線性行為架構，證明行為是監測內在生理狀態的關鍵窗口，為人類通過穿戴設備進行壽命早期預測及行為干預提供了重要轉化前景。

編輯：PsyBrain 腦心前沿編輯部

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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