学术报告：人类大脑中知识的双重编码机制

作者及发表信息
本文作者为Yanchao Bi，来自北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室、IDG/McGovern脑科学研究所及北京脑科学与类脑研究中心（中国）。该综述发表于2021年10月的期刊 *Trends in Cognitive Sciences*（Volume 25, Issue 10），是一篇开放获取的综述性论文。

主题与背景
本文探讨的核心问题是：人类大脑如何编码关于世界的知识？ 传统神经认知模型认为，知识通过感官体验（embodied representation，即“具身表征”）在大脑中形成，例如颜色知识依赖于视觉皮层（如V4区）的活动。然而，人工智能领域则长期采用“符号化”（symbolic approach）的知识表征方式，即通过语言符号的逻辑关系构建知识。这两种范式长期对立，而本文通过整合先天盲人对视觉知识（如颜色）的行为与神经影像研究，提出了一种双重编码神经框架（dual-coding neural framework），证明人类大脑同时存在感官衍生（sensory-derived）和语言衍生（language-derived）的知识表征系统。

主要观点与论据

1. 感官衍生与语言衍生知识的分野

   • 感官衍生知识：传统观点认为，知识（如“玫瑰是红色的”）依赖于感官体验，神经基础位于高阶感觉/运动皮层及联合皮层（如颜色知识激活V4区）。
     
   • 语言衍生知识：先天盲人无法通过视觉感知颜色，但其对颜色术语（如“红色”）和物体颜色属性的行为表现与常人高度相似（如颜色空间相似性评分r=0.93）。这表明语言输入足以构建独立于感官的知识。
     
   • 支持证据：
     
     • 行为实验显示，盲人能正确命名常见物体的颜色（如香蕉为黄色），且颜色术语的语义空间与常人无显著差异（图1a）。
       
     • 神经影像研究发现，盲人在处理颜色术语时，左侧背侧前颞叶（dorsal anterior temporal lobe, ATL）显著激活，而常人则同时激活V4区和ATL（图2）。
       

2. 语言衍生知识的神经基础

   • 关键脑区：背侧ATL（包括前颞上回/沟，STG/STS）和扩展语言网络（如额下回IFG、后颞中回pMTG）支持非感官的、符号化的知识表征。
     
   • 功能特异性：该区域对抽象概念（如“正义”）和视觉专属知识（如“彩虹”）均敏感，表明其作为跨领域符号处理枢纽的作用。
     
   • 支持证据：
     
     • 表征相似性分析（RSA）显示，盲人与常人在ATL的神经活动模式均与物体颜色行为判断相关（图2）。
       
     • ATL的细胞构筑（如TG亚区）和连接组特征（与语言网络高度耦合）进一步支持其人类特异性符号处理功能（Box 3）。
       

3. 双重编码框架的理论意义

   • 调和对立范式：该框架为AI的符号化传统与神经科学的具身认知提供了生物学基础，解决了“符号接地问题”（symbol grounding problem）和抽象知识表征的难题。
     
   • 认知架构的扩展：语言衍生系统不仅补充感官缺失的盲人知识，在常人中亦参与高阶抽象推理（如数学、科学概念），其网络拓扑结构与感官系统分离但可通过ATL整合（图3）。
     

论文的价值与亮点
1. 实证突破：首次通过先天盲人模型，明确分离了感官与语言衍生的知识表征，提供了“玛丽黑白屋”思想实验的神经科学解答。
2. 理论创新：提出双重编码神经框架，挑战了单一具身认知的主流假设，为跨学科知识表征研究搭建了新范式。
3. 应用潜力：对人工智能（如多模态学习）、教育（盲人知识获取）及神经康复（语义障碍干预）具有启示意义。

其他重要内容
- 语言对感知的塑造作用（Box 1）：语言标签影响婴儿的物体分类（如颜色范畴化），表明语言不仅传递知识，还重构感官表征。
- 数字知识的双重编码（Box 2）：类似地，数字系统既有感官衍生的近似表征（顶叶），也有语言衍生的精确符号表征（如计数逻辑），提示双重编码的普遍性。

本文通过多模态证据链，系统论证了人类知识的双重编码机制，为理解心智与机器的本质差异提供了关键科学依据。