發布時間：2026-01-23
2026年1月22日，Neuron期刊在線發表題為《Macaque Prefrontal Cortex Integrates Multiple Components for Metacognitive Judgments of Working Memory》（獼猴前額葉皮層整合多重成分形成工作記憶的元認知判斷）的研究論文。該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）王立平研究組完成。研究人員利用雙光子鈣成像技術在清醒狀態、執行實驗任務的獼猴中記錄了上萬個前額葉皮層神經元，揭示了工作記憶的元認知判斷的神經編碼方式，從而解決了元認知領域長期存在的一項爭議——元認知究竟如何被計算與生成。
一、元認知機制：大腦如何反思自身并建構自信心
在高級認知神經科學中，一個核心問題是如何理解元認知（metacognition），即對自身心理過程進行反思、評估和控制的能力。例如，人們在日常生活中經常對自身有限的工作記憶（working memory）進行元認知判斷，形成自信心，來進一步決定是否需要借助外界環境來輔助記憶，諸如定鬧鐘、做筆記等方式。然而，工作記憶的元認知判斷在大腦中是如何計算與編碼的，目前仍不為大眾所熟知。
當前研究面臨的挑戰在于，雖然認知科學領域關于“元認知”的研究聚焦于關注個體對自身表現的主觀信念和知識，而神經科學領域往往將其稱之為“自信心”，且相關研究主要限定在探究客觀的確定性（或不確定性）的神經表征。由于兩個領域關注的重點有所不同，二者始終未能在統一框架下得到整合。由此引發了爭議：確定性和元認知判斷兩者是否等價，亦或還存在另外的計算來最終構成元認知。本項研究中的數據表明，獼猴前額葉皮層的神經活動通過整合多種成分來形成元認知判斷，這為元認知提供了一個全新的統一概念模型。
為深入探究這一機制，研究人員設計了一項空間序列工作記憶的元認知判斷任務。獼猴需記住由多個位置依次閃現的點構成的空間序列，并在部分試次中可以獲得“放棄作答”（opt-out）的選項以換取穩定而較小的獎勵，這一決策行為直接反映其對記憶表現的主觀判斷。與此同時，研究人員利用雙光子鈣成像技術記錄了獼猴前額葉皮層上萬個神經元，追蹤其在任務過程中的群體活動模式，以解析工作記憶的元認知判斷（簡稱元記憶）的加工過程和神經表征。
圖1、獼猴前額葉皮層生成工作記憶的元認知判斷
研究揭示，前額葉皮層通過群體編碼同時表征了空間工作記憶及其確定性（或稱記憶強度）。此外，基線期的神經活動（或稱基線狀態）中還包含試次獎勵歷史和覺醒水平（由瞳孔擴張反映）這兩個關鍵因素，這些因素能夠預測動物是否選擇放棄作答，說明元記憶判斷并非完全依賴記憶本身，還受多種非記憶因素共同影響。通過神經幾何分析，研究人員進一步識別出前額葉皮層活動可投射到三個彼此接近獨立的功能性子空間：表征工作記憶強度的子空間（WM strength）、編碼非記憶因素的基線狀態子空間（Cues），以及整合兩種信息從而形成元記憶判斷的子空間（meta-WM）。這些子空間由解剖結構上混合、彌散分布的神經元共同構成，提示元認知是通過神經群體在不同子空間中的動態映射實現的。
本研究首次從神經群體編碼的角度系統闡釋了元認知的形成機制，揭示了前額葉皮層如何將記憶表征的確定性與其他因素整合，生成最終指導行為的元認知判斷信號。這一結果不僅為大腦如何評估自身認知的可靠性提供了神經基礎，也為理解高級認知功能提供了新的見解。
該研究由寧川（已畢業研究生），付國斌博士和張硯雨副研究員（現為上海交通大學副教授）在王立平研究員的指導下完成，法國NeuroSpin的Florent Meyniel研究員也做出了重要貢獻。研究工作得到了國家自然科學基金委、中國科學院和上海市相關項目的支持。
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