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认知地图对生物适应性行为至关重要，然而人类内侧眶额叶皮层（mOFC）和外侧眶额叶皮层（lOFC）如何构建认知地图尚不明确。研究人员通过多步骤序列任务和功能磁共振成像（fMRI）数据分析，发现二者在构建认知地图中作用互补，该成果有助于理解大脑决策机制。
在大脑的奇妙世界里，认知地图就像是我们内心的导航仪，它是对世界因果结构的内部模型，对于人类和动物的适应性行为起着关键作用。想象一下，我们在生活中做出的每一个决策，从选择今天穿什么衣服，到决定未来的职业方向，背后都离不开认知地图的指引。而眶额叶皮层（OFC），作为大脑决策和认知地图构建的核心区域，一直是神经科学领域研究的焦点。
然而，OFC 并非一个简单的整体，它可以进一步分为内侧眶额叶皮层（mOFC）和外侧眶额叶皮层（lOFC）。尽管此前的研究已经表明 OFC 在认知地图形成中发挥着重要作用，但 mOFC 和 lOFC 在人类认知地图构建过程中究竟各自扮演着怎样的角色，它们之间又是如何相互协作的，这些问题依旧像一团迷雾，困扰着科研人员。为了揭开这层神秘的面纱，深入了解大脑的认知机制，来自华南师范大学的研究人员展开了一项极具意义的研究。
研究人员精心设计了一个多步骤序列任务，让参与者在任务过程中需要整合当前的感官输入和过去事件的记忆，以此做出有效的目标导向决策。在这个任务里，参与者会看到叠加在一起的人脸图片和房屋图片，然后需要根据之前的信息判断其中一个的年龄（年轻或年老）。通过功能磁共振成像（fMRI）技术，研究人员对参与者大脑的活动进行了详细的记录，并运用多元分析方法对采集到的数据进行深入分析。
经过一系列严谨的研究，研究人员得出了令人振奋的结论。mOFC 能够编码所有隐藏的任务状态组件，就像是一个信息宝库，存储着任务当前位置的关键信息，这些信息对于在部分信息无法直接从感官输入获取时的灵活行为至关重要。而 lOFC 和背外侧前额叶皮层（dlPFC）则负责编码抽象规则，这些规则就像搭建认知地图的框架，整合了先前信息和当前感官输入，构建出任务状态之间的关系结构。此外，研究还发现 mOFC 和 lOFC 之间存在功能连接，它们就像紧密合作的伙伴，通过共享隐藏信息来共同构建任务结构的表征。
这项研究成果发表在《Communications Biology》上，具有重要的意义。它为我们理解大脑如何在与任务相关的空间中构建抽象认知地图提供了新的视角，进一步揭示了大脑决策过程的神经机制，有助于我们深入探索人类灵活认知和行为的本质，为后续相关领域的研究奠定了坚实的基础。
在研究方法上，研究人员主要采用了以下关键技术：一是功能磁共振成像（fMRI）技术，用于采集参与者在执行任务时大脑的活动数据；二是多体素模式分析（MVPA），通过构建分类器对大脑不同区域的激活模式进行分析，判断其编码的信息；三是表征相似性分析（RSA），用于探究大脑区域对不同任务状态的神经表征结构 。研究使用的样本为从华南师范大学校园招募的 34 名右利手健康成年人，经过筛选，最终 27 名参与者的数据纳入后续分析。
下面来详细看看研究结果：
- 多步骤序列任务：参与者完成的多步骤序列任务要求整合当前感官输入和过去事件记忆。任务中，每次试验会呈现叠加的人脸和房屋图片，参与者需判断其中一个的年龄。任务规则包括年龄切换和类别切换，涉及四个基本组件，这些组件组合形成 16 种任务状态，定义了任务空间中的当前位置。试验分为 Enter、Internal 和 Exit 三种类型12。
- mOFC 编码所有任务相关隐藏状态组件：通过多体素模式分析（MVPA）和留一法交叉验证（LOOCV），研究发现 mOFC 和 lOFC 都能对 16 种任务状态进行解码，但 mOFC 能显著解码所有隐藏信息，包括前一次试验的年龄和类别以及当前类别，而 lOFC 只能解码当前和前一次的类别信息。同时，mOFC 和 lOFC 都不编码可观察的 “当前年龄” 组件，且二者都无法解码任务无关信息34。
- mOFC 的状态表征预测任务表现：分析 mOFC 中任务状态的神经表征与行为表现的关系发现，在涉及心理类别切换和年龄切换的转换中，mOFC 中两个状态的神经表征相关性越高，错误率越低，而 lOFC、海马体（HP）、dlPFC 和 FFA/PPA 等区域则未发现这种关系56。
- 包含 lOFC 的神经回路表征任务规则以形成任务空间的关系结构：通过对 mOFC 和 lOFC 的多体素激活模式进行层次聚类分析，发现二者呈现不同的层次结构。进一步的基于感兴趣区域（ROI）的表征相似性分析（RSA）表明，lOFC 和 dlPFC 能显著表征任务规则，而 mOFC 主要表征类别切换信息78。
- mOFC 功能连接可能支持状态空间的形成：研究发现 mOFC 与左 lOFC、左脑岛、右壳核、右 dlPFC 和左缘上回等区域在编码 “前一年龄” 时存在显著功能连接，这意味着这些区域可能通过与 mOFC 的功能连接获取任务相关的不可观察信息9。
在研究结论和讨论部分，研究人员明确了 mOFC 和 lOFC 在构建认知地图中的不同作用和相互协作关系。mOFC 负责表征任务状态组件，尤其是隐藏元素，而 lOFC 编码状态的关系结构。二者通过功能连接共享信息，共同构建任务结构的表征。这一发现为理解大脑如何在非物理、与任务相关的空间中构建抽象认知地图提供了重要框架，进一步揭示了大脑决策的神经机制，推动了神经科学领域对认知地图形成机制的研究进展，也为后续探索大脑在复杂任务中的认知过程奠定了基础。
