2021年11月6至7日，北京大学IDG麦戈文脑科学研究所成立十周年庆典暨北京大学脑科学国际论坛成功举办。来自美国哈佛大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、英国伦敦大学学院、德国马普研究所、日本筑波大学、北京师范大学、中科院脑智卓越创新中心等国内外高校和科研机构的知名学者，从分子、细胞、环路、系统、认知、心理、计算、神经精神疾病等多个层面和角度，热情分享了他们在脑科学前沿研究的最新进展，并与线上线下观众频繁互动，在思维的碰撞中激荡出创新的火花。现陆续推出相关学术笔记，让我们重温精彩再出发！

　　本期推出的学术笔记，根据北京师范大学毕彦超教授，所作的题为“Two systems of knowledge representation in the human brain”的报告整理而成。

　　毕彦超教授作报告并与嘉宾观众交流

　　撰稿：刘  玲

　　审核：罗  欢

　　为了研究人们所学得的知识是如何保存在大脑中的，毕彦超课题组开展了一系列研究以回答这一问题。

　　图1: 基于先天盲人的研究解析知识如何在大脑中保存

　　首先，通过研究先天盲人是如何加工颜色这一特殊知识的，挑战了传统认为知识表征依赖于具身经验这一假说。颜色知识的特殊之处在于它只能由单一感觉通道（视觉）获得，不像形状、运动等其他类型信息，除了视觉还可以通过触觉、听觉等获得。剥夺视觉则完全剥夺了感觉颜色信息的途径。因此，通过检验先天盲人的颜色知识表征及其脑基础可以揭示非感觉经验形式的知识表征的机制。该研究首先通过功能磁共振成像的表征相似性分析，发现和正常视力的人群一样，先天盲人在没有任何感觉经验的情况下，也能够通过语言对颜色知识进行很好的表征；进一步的对编码颜色知识对脑区研究发现，健康被试的颜色知识表征在两个分离的脑区，一个是基于感知觉经验的具身系统的脑区，另一个是受语言经验驱动的语言系统的脑区，而先天盲人仅发现语言系统的脑区；进一步通过磁共振功能连接分析发现，正常视力被试对颜色知识进行表征的两个脑区间存在功能连接，而盲人没有。这一结果为人脑中存在两套系统共同表征习得的知识提供了直接的证据。之后，毕彦超课题组通过比较人脑对抽象概念和具体概念的表征，进一步的研究了对人脑的双重表征机制。对于“彩虹”这一视觉概念，对于正常视力人来说是具体概念，主要表征在基于感知觉经验的脑区，但对于先天盲人来说，“彩虹”则是抽象概念，主要表征在基于语言经验的脑区。基于这两个研究，毕彦超教授在TICS发表综述文章，正式提出人类知识表征存在两套表征系统。

　　图2: 感觉-语言双重编码理论

　　在这理论假设的驱动下，毕彦超课题组又进行了一系列研究揭示这两套系统的特点。首先，通过对先天聋儿但父母听力正常的特殊儿童进行研究，以研究早期言语剥夺（因父母听力正常，先天聋儿早期缺乏手势语等言语经验）对知识表征的影响，研究结果显示早期言语剥夺主要影响左侧ATL脑区对知识的表征，表明在知识表征系统中，左侧ATL主要受语言经验驱动。为进一步的揭示两套系统分别依赖于语言经验和感觉（如视觉）经验，毕彦超课题组通过计算网络建模和图分析方法，发现属于语言系统的左侧ATL脑区反应了语言经验中词词关系的统计特性，而属于感知系统的OPA脑区则反应了视觉经验的统计特性，支持了知识表征两套系统分别来源于语言经验和感知觉经验。一个基于白质纤维素（DTI）的研究揭示，大脑通过结构连接整合了两套表征系统，即大脑通过白质纤维结构连接模式进行编码、表征语义知识空间。

　　最后，毕彦超教授通过将人和动物对比，以及人和机器对比，进一步帮我们理解人类拥有两套表征系统对知识进行表征这一研究结论的启发。动物和人都拥有基于感知觉表征的系统，如果动物可以习得语言，可能会更跟人更像。而智能机器通常都具有语义表征系统，如果可以让机器获得感知觉表征经验，也许机器也会和人更相似。