发现想象与真实视觉的统一神经机制
西达赛奈医学中心的科学家已证明，想象物体和实际看到物体时，大脑中相同的神经元被激活。约40%的细胞在两种情况下以相同强度激活，解释了心理意象背后的机制。
心灵之眼：视觉与想象统一神经编码的发现如何改变神经科学
引言
为什么回忆爱人的脸庞或熟悉的风景感觉几乎和直接感知一样真实？这个问题困扰了哲学家几个世纪，但现在神经生物学答案已经出现。2026年4月，西达赛奈医学中心和加州理工学院的研究人员在《科学》杂志上发表了一项研究，首次在单个神经元水平上证明，想象和视觉感知物体使用相同的神经机制。腹侧颞叶皮层中约40%的神经元以相同强度激活，并遵循单一的“编码”——无论一个人是在看物体还是仅仅在想象它。这一发现不仅解释了心理意象的本质，还为治疗精神疾病、理解创造力和开发人工智能的新方法奠定了基础。
事件详情与时间线
这项研究于2026年4月9日发表，是多个研究机构合作的结果。主要角色包括Varun Wadia（Ueli Rutishauser实验室的博士后研究员，前加州理工学院研究生，其论文构成了该发表的基础）和加州大学伯克利分校的Doris Tsao（其长期在灵长类动物上的工作提供了理论基础）。
该工作的一个关键方法特点是利用了独特的临床机会。16名癫痫患者同意参与实验，他们的大脑中临时植入了电极以定位癫痫病灶。这使科学家能够记录腹侧颞叶皮层（视觉识别和记忆的关键区域）中数百个单个神经元的活动。这种分辨率是标准功能磁共振成像无法达到的。
实验过程分为两个阶段。首先，参与者观看一系列面孔和物体的图像，同时记录神经元的电活动。对于80%的视觉响应神经元，研究人员能够解码它们的“编码”——确定每个细胞对图像的哪些特定特征做出响应。在这里，人工智能工具发挥了关键作用：深度视觉神经网络创建了物体的数值描述，生成式AI通过创建新图像并测试大脑对它们的响应来帮助测试预测。然后，参与者被要求凭记忆想象相同的物体——研究人员观察到约40%的相同神经元以相同的活动模式重新激活。
基本的理论基础是“分布式轴编码”概念，此前由Doris Tsao在灵长类动物中发现。在该模型中，每个神经元编码的不是整个物体，而是抽象特征空间中的一个特定维度——例如，眼睛之间的距离或面部轮廓的形状。许多神经元信号的组合使大脑能够瞬间组装出详细的图像。该模型完美适用于人类这一事实是对神经机制进化连续性的重要确认。
该研究由美国国立卫生研究院的BRAIN计划、霍华德·休斯医学研究所、西蒙斯全球大脑合作组织和加州理工学院陈系统神经科学中心资助。
影响与意义
对于基础神经科学。 该发现首次在细胞水平上建立了心理意象的直接因果机制。先前的神经影像学研究显示，在感知和想象过程中大脑类似区域被激活，但相同神经元是否参与的问题仍未解决。现在已证明，它们确实是使用相同神经编码的相同细胞。Varun Wadia的声明——“我们头脑中有一个生成模型”——意味着大脑可以重建与初始感知时刻相同的状态。
对于临床精神病学。 研究人员直接指出了结果对精神疾病的潜在适用性。西达赛奈功能神经外科项目主任Adam Mamelak强调，理解神经过程为治疗创伤后应激障碍、强迫症和其他与无法控制的生动意象相关的疾病开辟了道路。精神分裂症（现实与想象之间的界限病态模糊）被认为是未来干预最明显的目标之一。NIH代表Hermon Gebrehiwet指出，这些结果“支持想象和感知存在共同神经编码的观点，并可能对理解心理意象和现实辨别能力受损的精神疾病具有重要意义。”
对于对抗神经退行性疾病。 Wadia指出，理解记忆机制可能是开发保护记忆免受阿尔茨海默病破坏性影响方法的第一步。如果记忆是相同神经元的重新激活，那么预防记忆丧失可以专注于维持这一重新激活过程的稳定性。
对于人工智能。 发现的机制代表了机器学习中生成模型的生物类似物——这些系统通过学习数据中的模式来创建新内容。理解神经系统如何自然地执行创造性任务可以为开发更高效的AI架构提供信息。
对于理解创造力。 这可能是最基本的方面。如果大脑可以返回到与感知时刻相同的状态，那么创造力——无论是作曲、绘画还是解决抽象问题——就获得了具体的神经生物学基础。
社会方面——体验的多样性。 Rutishauser强调，并非每个人都有形成生动心理意象的能力。他提到一位科学家在演讲后说：“我不知道你在说什么。我闭上眼睛时什么也看不见。”这种对人类体验多样性和失语症（无法创建视觉图像）的认可为研究增添了宝贵的包容性维度。
关键参与者的反应
在《科学》杂志上发表是最高地位的标志，自动吸引了科学界的关注。该研究得到了NPR的报道，表明公众对该主题的广泛兴趣。
在机构层面，西达赛奈与加州理工学院之间的合作展示了跨学科互动的有效模式。Rutishauser指出：“这项工作单靠加州理工学院或西达赛奈都无法完成。”接触植入电极的患者（西达赛奈的临床资源）与加州理工学院的计算和理论专业知识相结合，创造了独特的协同效应。
Wadia的导师Doris Tsao，其早期在灵长类动物上的工作预测了这种编码在人类中的存在，获得了对其理论的实验确认。对她来说，这验证了一个长期的研究计划，证明了她发现的神经编码原则在整个灵长类动物（包括人类）中的普遍性。
研究小组的计划包括寻找重新激活触发信号的来源，以及研究不同大脑区域如何相互作用以实现想象。这为后续工作设定了方向。
预测与结论
感知与想象统一神经编码的发现可以被视为一个阶段的完成和另一个阶段的开始。证明阶段已经完成——相同神经元服务于两种功能的假设已从假设转变为实验确立的事实。实际应用和进一步研究机制的阶段开始。
在未来几年，可以预期在几个方向取得进展。首先，将识别触发神经元重新激活过程的大脑结构——团队已经在研究这个问题。这可能会打开对“记忆”系统进行靶向干预的可能性——增强或相反地抑制不想要的心理意象。
其次，临床转化到精神病学看起来最有前景。如果PTSD的特征是创伤事件不可控制的生动意象，而这些意象的机制是重新激活真实经历期间被激活的相同神经元，那么治疗可以针对打破或调节这一过程。类似地，将精神分裂症中的幻觉理解为视觉神经元的病理性自发激活，为更有针对性的神经调节干预开辟了道路。
第三，对于人工智能，大脑中生成模型的生物机制提供了一个蓝图——一个架构模板——用于创建更高效的计算系统。正如Wadia所说，“今天它是一个科学项目，明天它就是临床实践。”
重要的是，该研究也揭示了局限性和新问题。为什么想象在视觉上比真实视觉“更弱”，如果相同的神经元参与？可能的答案是，在想象期间只有40%的神经元被激活，并且没有在真实视觉期间调节和增强活动的上行感觉流。重新激活的信号来自哪里？目前还没有答案。
因此，2026年4月的工作不是终点，而是整个一代研究的基础。人类首次拥有了一个具体的生物模型，而不是哲学思辨，来解释大脑如何“看见”闭上的眼睛。而这个模型承诺从精神科护理到新一代AI架构等实际成果。
— Editorial Team
