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P032 Science | “想象”物体与看见物体，共享编码原则

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2026-04-16 ｜原文链接

认知神经科学前沿文献分享

基本信息

Title: A shared code for perceiving and imagining objects in human ventral temporal cortex

发表时间: 2026-04-09

发表期刊:Science

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引言

心理意象（mental imagery）之所以迷人，在于它让人能在没有外界输入时，依然“看见”一个熟悉的人、一件物体，甚至预演尚未发生的场景。这种能力与记忆提取、行动规划、艺术创作密切相关；当其失控时，又可能卷入焦虑、精神分裂症和创伤后应激障碍等问题。也正因此，一个长期存在的核心问题始终存在：当我们在脑中想象一个对象时，大脑究竟是在调用真正的感觉表征，还是只是在同一大致脑区内启用另一套更抽象的回路？

过去大量功能成像研究支持“意象会借用感觉皮层”的观点，尤其在视觉系统中最为典型。但这类证据的分辨率有限，只能说明某片区域在观看和想象时都活跃，很难判断究竟是不是同一批神经元被再次激活，更无法确认这些神经元是否沿用了与真实观看相同的编码规则。此前在人类腹侧颞叶皮层（ventral temporal cortex, VTC）的单神经元研究，已提示自由回忆时某些神经元会再度放电，可问题仍未真正闭合：如果连“物体在这里究竟如何被编码”都没有先描清，便很难论证意象是在重建感觉代码，而不只是触发类别或语义联想。

实验设计与方法逻辑

作者在16名因癫痫定位而植入电极的患者中记录VTC单神经元活动。首先进行视觉筛查任务：受试者观看500张图像、每张重复4次，共记录714个神经元，其中456个被定义为视觉响应。随后，研究者将图像输入AlexNet，取fc6层激活并经主成分分析构建50维特征空间，再为每个神经元估计“偏好轴”，检验其放电是否与图像在该轴上的投影成比例变化。接着，他们用群体活动线性解码物体特征、并在少量患者中加入沿偏好轴或正交轴生成的合成刺激，验证该模型能否做出新预测。

核心发现

发现一：人类VTC中，多数视觉响应神经元遵循的是“轴代码”，而不只是类别选择性

整篇论文的出发点，是先回答观看物体时VTC到底如何编码。Figure 1C–G显示，人类VTC单神经元确实存在明显类别选择性，但这并不足以解释其全部反应模式。更关键的证据在Figure 2B–K：在456个视觉响应神经元中，367个表现出显著轴调谐，约占80%。这些神经元的放电强度会随着图像在自身偏好轴上的投影值增加而单调变化，而沿正交轴则不呈现相同关系。Figure 2J和2K进一步表明，轴模型对神经反应方差的解释显著优于类别标签模型和exemplar模型。

Figure 1. Selective visual responses in human VTC

Figure 2. Axis tuning in human VTC neurons

发现二：这套轴代码不仅能拟合已有数据，还能支持观看对象重建并预测合成刺激效应

如果轴代码只是事后解释，它的说服力仍有限。Figure 3A–E的重要性正在于，它把“模型拟合”推进到了“功能可操作”。作者汇集367个轴调谐神经元的群体活动，利用线性解码器反推出物体特征；Figure 3B显示，预测特征与真实特征在多个维度上呈显著正相关，Figure 3C–D则表明，借助辅助数据库检索得到的重建结果与原图在视觉上具有较强对应。更进一步，Figure 3F–J通过闭环验证说明，沿偏好轴外推生成的合成刺激能够按预测更强地驱动相应神经元，而沿正交轴变化则不会产生同等效果。

Figure 3. Reconstruction of stimuli from neural activity during viewing and construction of super stimuli

发现三：在意象任务中，部分轴调谐神经元会按观看时的同一规则重新激活

论文最核心的问题，是想象物体时是否真的重用了观看阶段的感觉代码。Figure 4A–D给出两个代表性神经元：它们在观看与意象中都对偏好轴投影更高的对象反应更强。群体结果见Figure 4F–I。在参与意象任务的107个轴调谐神经元中，43个在意象期重激活，约占40%。这些神经元在意象中的放电与物体在观看期偏好轴上的投影值显著相关，但与正交轴无显著关系；同时，观看与意象对同一图像的响应排序也呈正相关。Figure 4H还显示，轴模型对意象反应的解释优于类别模型。

图10

Figure 4. Neurons in VTC reactivate in a manner that respects the visual code

发现四：观看与想象共享对象内容表征，但大脑仍保留区分两种状态的信息，且共享代码更偏视觉而非语义

仅有单神经元相关性还不够，论文最后用群体解码把“共享代码”推到更强层面。Figure 5A显示，仅凭意象期神经活动就能解码想象对象身份；更关键的是，Figure 5B中用观看期训练的解码器去测试意象期，表现仍显著高于机会水平，说明两种状态之间存在可泛化的对象表征。与此同时，Figure 5F–G又表明，神经群体仍能较高准确率地区分当前是“正在看”还是“正在想”，甚至单个随机选取的VTC神经元也能高于机会水平地区分两种状态。

图11

Figure 5. Decoding of imagined object features

图12

归纳总结和点评

这项研究最有分量的地方，在于它没有把“意象激活视觉皮层”停留在脑区层面的相关性，而是先在人类VTC单神经元中定义出可检验的轴代码，再用重建与合成刺激证明这套代码具有预测力，最后显示约40%的轴调谐神经元会在意象中按相同规则重激活，并支持跨观看—想象的解码与重建。由此，论文把“心理意象重用感觉表征”推进为一条更完整的证据链，也为人脑中生成式表征提供了更直接的单神经元依据。不过边界同样清楚：重激活只发生在部分神经元，观看与想象并非完全同构；研究对象来自临床植入患者，且作者比较的是若干候选特征空间的相对解释力，因此更适合被理解为“VTC中存在可跨知觉与意象泛化的视觉对象代码”，而不是对全部视觉意象机制或更广泛临床应用的最终定论。

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图13