3月25日，北京师范大学心理学部认知神经科学与学习国家重点实验室柳昀哲课题组在《细胞》在线发表最新研究论文。该研究采集了8至25岁被试的发展神经影像数据，结合开创的认知地图范式，系统揭示了基于认知地图的神经编码如何随着年龄发展，支撑抽象知识结构的形成，并促进推理能力与知识同化能力的提升。

主要研究结果示意图。（课题组供图）

“从懵懂的儿童到能进行抽象思考的成年人，几乎每个人的大脑都经历过一次深刻的“智力升级”。我们的研究可以回答，大脑经历了怎样的变化，才让我们拥有了理解关系和规律、灵活推理的能力，有望为儿童认知培养提供精准的神经科学依据和启发类脑模型。”论文通讯作者柳昀哲告诉《中国科学报》。

认知能力的发育体现为信息组织方式从零散走向结构化的转变。儿童会随着发育逐步建立起能够支持推理与知识同化的结构化“图式”。为了寻找答案，柳昀哲实验室开展了一项针对8到25岁人群的研究，试图观测在“儿童到成年早期”这个关键阶段，大脑中的知识地图是如何成形，并支撑推理能力发展的。

为探究上述问题，课题组设计了一套“知识地图”任务。在学习阶段，参与者逐步学习25个虚构角色在“攻击力”和“防御力”两个维度上的相邻关系，但始终不知道这些角色实际上构成了一张5×5的二维结构图。在随后的fMRI扫描阶段，参与者需要回答数百道此前从未直接见过的推理题，这些题目无法靠死记硬背完成，唯有在脑中建立起知识地图的人，才能做出正确推理。

结果最终发现，随着年龄增长，参与者内嗅皮层（EC）中的“类网格编码”和内侧前额叶皮层的距离编码越来越强，推理表现也越来越好。更重要的是，即使控制了记忆能力差异，这种关系依然显著。也就是说内嗅皮层（EC）中的类网格编码，为二维知识地图提供了神经基础；这种编码就像地图上的坐标系，为分散的知识点提供基础坐标；而内侧前额叶皮层则是“关系连接器”，表征知识点之间的距离。两者协同，将孤立的知识定位、组织并连接起来。

进一步的结果还表明，这张知识地图不仅关乎对旧经验的运用，更决定了一个人吸收新知识的效率。当引入新概念时，那些能迅速将其整合进原有框架的参与者，其内嗅皮层的网格编码一致性更强；而内侧前额叶则专门负责构建新旧知识的联系。随着它的发育，个体“同化新知识”的能力越来越强。一个真正成熟的认知系统，不只是会调用旧经验，更能够迅速把新经验纳入原有结构中，让知识网络持续生长。

不仅如此，这两个脑区的神经编码模式，甚至能预测个体在智力测验中的表现。这意味着，它们很可能触及了人类“举一反三”能力的核心机制。

论文第一作者、北京师范大学博士生瞿宇堃介绍说，目前，实验室正持续推进两条交叉研究线路：一是结合AI技术，对儿童高级认知能力的发展轨迹开展纵向追踪，推动脑科学与AI赋能教育；二是以人类探索、归因与规划等高级认知能力的发展规律为基础，为具备真正主动探索与泛化能力的AI智能体研究提供认知计算基础。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.02.028