人类制定多样化和高度复杂的行动计划的能力确实非常了不起。我们的许多行为都植根于行动与其结果之间的关联，我们灵活地形成和利用这些关联。例如，相同的按键作可能会导致不同的结果，具体取决于它是在计算机键盘、收音机还是其他上下文中执行。我们通常有多种选择，因此行动选择需要比较可用的行动结果，这是一个非同小可耗费的问题。不同行动计划之间的关系在大脑中是如何组织和结构化的，以支持我们丰富的行为库？

2025年4月14日Irina Barnaveli及其研究团队在Nature Communications（IF=9.8）上发表题为“Irina Barnaveli et al, Hippocampal-entorhinal cognitive maps and cortical motor system represent action plans and their outcomes ”的文章。该研究的创新之处在于，研究者采用沉浸式虚拟现实范式与功能性磁共振成像（fMRI）相结合的方法，揭示了海马-内嗅皮层认知地图和皮层运动系统在动作计划及其结果中的表征机制。该研究不仅明确了海马-内嗅皮层系统在形成任意动作-结果关联关系中的关键作用，还发现了该系统与辅助运动区之间的互补性，即海马-内嗅皮层系统负责表征动作计划之间的关系，而辅助运动区则负责表征个体动作。此外，研究结果提示海马-内嗅皮层系统与辅助运动区之间的连接性在动作计划评估过程中受到动作计划相似性的影响，为理解动作选择的神经机制提供了新的科学依据，并挑战了经典的记忆分类及其神经基础模型。

研究人员在发表在 《自然通讯》 上的研究中进一步证明，这些位于海马系统中的认知地图在行动评估过程中与运动系统进行交流，这表明目标导向的行动计划技能依赖于多个神经系统。

该研究的第一作者 Barnaveli 解释说“我们如何比较存储在内存中的许多行动计划并选择最合适的一个？我们建议这些动作-结果关联可以组织在海马系统内的认知图谱中，从而可能支持在丰富的人类行为库中进行有效的动作选择”。

海马体是大脑的一部分，参与记忆的形成和空间导航。导航功能高度依赖于构建空间认知地图。该研究表明，人类会创建类似的认知地图来组织和选择行动方案，从而将感知与行动联系起来。

在沉浸式虚拟现实中，参与者执行了一项运动交互任务，他们学习了如何使用不同的动作控制虚拟球的飞行和接球。后来，他们比较了使用功能磁共振成像 （fMRI） 监测大脑活动时的学习动作。

科学家们发现了通常被解释为“认知映射”特征的大脑活动模式，这表明大脑以类似地图的表示形式抽象和组织行动计划。这张地图也从参与者的行为中可以看出：动作越接近假设地图，参与者就越能感知到它们。至关重要的是，海马系统中的这种认知图谱与运动系统交换信息，以将多个行动计划相互关联。

因此，类似地图的表示可能代表了人类在非常一般的意义上如何与环境互动，远远超出了空间导航的具体情况。通过支持行动选择，认知地图有助于优化对广泛行动计划的获取和利用。

该研究的最后一位作者 Christian Doeller 总结道。“这一发现进一步挑战了陈述性记忆和程序性记忆之间的经典区别，表明目标导向的动作依赖于多个神经系统，这些神经系统集成了动作生成、运动规划和记忆。”

参考文献：

Irina Barnaveli et al, Hippocampal-entorhinal cognitive maps and cortical motor system represent action plans and their outcomes, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59153-y

资讯来源：

https://medicalxpress.com/news/2025-05-brain-ability-action.html

解读成员 | 苏亚涛

审核成员 | 褚凡