人类大脑不断处理大量信息。即使是开车这样熟悉的事情，也需要同时进行多个心理任务。大脑必须记住路线、回忆如何控制车辆，以及应对突发情况，例如道路封闭或交通条件变化。一个被称为前顶叶皮层的大脑网络在管理这种信息流方面发挥着重要作用。它从大脑的各个部分接收信号，确定哪些信息最重要，并帮助协调适当的反应。来自爱荷华大学的新研究提供了人们在面对决策不确定性时，该系统如何运作的更详细视角。研究结果显示，前顶叶皮层如何帮助组织信息和协调涉及大脑与身体的反应。爱荷华大学的研究人员为大脑信息中心——前顶叶皮层提供了新的见解。在此插图中，着色区域标识了前顶叶区域，这些区域在参与者遇到他们之前所学的关联变化时跟踪不确定性。图像由爱荷华大学凯·黄实验室提供。 大脑如何改变其沟通方式 研究人员通过结合计算模型与脑成像的实验发现，前顶叶皮层与其他大脑部分的沟通并不是固定的。相反，它的连接在决策的不同阶段根据所需信息的类型而变化。结果可能有助于引导未来对神经和精神疾病的调查，这些疾病中的信息交换可能以不同方式运作，包括注意缺陷/多动症（ADHD）和精神分裂症。“我们的研究更详细地展示了前顶叶皮层是如何运作的—它从其他系统中提取什么样的信息，以及它如何利用其连接模式整合来自大脑不同区域的信息，”心理与大脑科学系副教授以及本研究的通讯作者凯·黄说。“这就是主要贡献。” 科学家们早已认识到前顶叶皮层在决策中的重要角色。它的作用类似于监督繁忙机场的空中交通管制员。它不断接收来自其他大脑区域的信息，但它所做的不仅仅是收集这些信号。根据情况，它会过滤掉某些信息，同时对更相关的信号给予更高的关注。 从不完整信息中构建大局 在2025年发表的一项研究中，黄和他的同事发现前顶叶皮层会对从大脑其他地方传来的信息进行持续的高水平汇总。它评估进入的信号，包括可能不完整或不确定的信息，将它们组合成更有用的整体表示，然后帮助引导其他大脑区域作出适当的反应。“这就像其他脑区没有全部信息，因此它们把已有的信息发送给前顶叶皮层以获取指导，”黄解释说。新研究通过考察前顶叶皮层的适应性来扩展这些发现。具体来说，科学家们希望了解，随着问题或情况的要求变化，其与其他脑区的互动如何变化。为此，研究小组招募了38名年龄在18到35岁之间的参与者。参与者学习了不同颜色、面孔和场景与特定反应之间的关系。这些反应包括使用任一手的食指或中指按下一个按钮。研究人员随后改变了已学配对。因此，参与者必须识别关联的变化，学习新的关联，并使用适当的手和手指按下正确的按钮。 创建和追踪不确定性 改变指令为任务引入了不确定性。这使得研究人员观察到前顶叶皮层如何在参与者尝试确定发生了什么时改变与其他大脑系统的连接。“如果他们总是正确，他们就知道自己做出了正确的关联，但一旦他们开始做错，他们就必须猜测，‘哦，环境是否改变，还是我没有清楚地看到颜色？’这就产生了不确定性，”黄说。研究小组结合了实验的行为数据与功能性MRI扫描。利用这些结果，研究人员开发了一个计算模型，该模型分离了来自大脑不同区域的信号，并揭示了前顶叶皮层如何将这些信息整合在一起。“我们的观察显示，与其在困难任务期间仅仅变得更活跃，我们观察到了这个网络如何根据所需信息的变化动态地改变与其他脑区域的沟通方式。”