长期以来，神经科学的一个核心观点是：大脑中的神经元通过固定的“调谐函数”来表征世界，每个神经元对特定刺激有稳定不变的响应模式。近日一篇发表在国际杂志Nature上题为“Rapid concerted switching of the neural code in the inferotemporal cortex”的研究报告中，来自加州理工学院等机构的科学家们通过研究发现，神经元群体可以在极短时间内迅速、一致地改变其编码方式，从而实现从粗略检测到精细识别的动态切换。

视觉识别障碍在临床上并不罕见，全球约有2.85亿人存在不同程度的视力损伤，其中部分患者并非眼球本身受损，而是大脑视觉中枢—特别是下颞叶皮层—的信息处理出现问题。对这类患者而言，识别物体是一回事，区分不同面孔又是另一回事。传统治疗方法往往忽略了大脑内部编码机制的动态特性，效果有限。如今，这项最新研究有望为未来的神经修复策略提供全新思路。

文章中，研究人员揭示了大脑下颞叶皮层神经元的一个惊人特性：这些神经元在看见面孔后的短短20毫秒内，会从一种用于“检测面孔是否存在”的通用编码，迅速切换成一种专门用于“区分不同面孔个体”的特异编码。研究人员记录了非人灵长类动物大脑中“面孔选择性神经元”的活动，这些神经元集中在下颞叶皮层的特定区域，被称为“面孔斑块”。实验动物观看大量面孔图像和非面孔物体图像，研究者借助人工神经网络模型，分析了神经元在不同时间窗口内的响应规律。

面孔细胞使用不同的轴向来表征面孔和物体

研究发现，在刺激呈现后的最初阶段，神经元对面孔和非面孔物体的响应模式是高度一致的，这表明它们最初使用的是一种不区分物体类别的通用编码。但当刺激明确为面孔时，这些神经元集体发生了一次持续不到20毫秒的快速群体事件，编码方式随之发生戏剧性转变：原本用于检测面孔主要特征的反应梯度方向发生反转，同时出现了多个支持精细面孔区分的高维特征的新调谐。如果刺激是非面孔物体，这种切换则不会发生。

研究者解释道，可以把神经元的响应想象成一把“尺子”，每个细胞在测量物体不同特征时赋予不同权重；以往的研究只看“尺子”的静态刻度，而他们的工作第一次从时间维度观察“尺子”如何动态变化，这个结果让研究人员自己都感到意外：“下颞叶皮层一直被认为是大脑像深度学习网络一样工作的典范，神经元或“节点”具有固定功能，研究人员曾以为已经搞清楚了，现在发现这些细胞的编码在如此短的时间内完全改变，这仍然让他们有点难以接受。

这项研究的起点是一个简单而根本的问题：能否用一个只在非面孔物体上训练过的模型，来预测面孔选择性细胞对面孔的反应？如果可以，说明神经元使用跨类别的通用编码；如果不行，则意味着存在类别特异性的编码机制。实验结果支持了后者—但仅发生在面孔出现之后的特定时间窗口内。这一发现解决了一个长期争论：下颞叶皮层到底采用通用编码还是类别特异编码？答案是两者兼有，只是时间维度不同。

从应用角度看，这一发现为人工智能系统提供了新思路。如果单个神经元可以在不同时间承担不同计算任务，那么未来的计算系统或许能大幅提高能效，而非一味扩大模型规模。更重要的是，该研究为理解大脑如何判断“这是一个面孔”提供了客观神经指标。当某个脑区的多数细胞以这种特征方式改变其编码时，就意味着大脑本身正在表征一个面孔，而不是由实验者强加标签。研究者指出，未来这一发现可能帮助失明者重新“看见”亲人的面孔—通过识别下颞叶皮层中这种此前未知的计算机制，研究者或许能学会以更匹配大脑内在处理过程的方式刺激神经组织，从而改善面孔感知的修复效果。研究人员下一步计划展示更模糊的图像（如部分面孔或类似面孔的物体），并结合被试的主观报告，来确定神经编码的转变如何与感知和行为变化相对应。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Shi, Y., Bi, D., Hesse, J.K. et al. Rapid concerted switching of the neural code in the inferotemporal cortex. Nature (2026). doi：10.1038/s41586-026-10267-3