人类大脑在解决新问题时表现出色，其关键在于能够灵活地重新组合一组有限的熟悉元件，通常通过内部规划序列，将这些元件组装成新的构型。尽管已知海马体和内侧前额叶皮质（mPFC）支持这种灵活规划，但驱动二者相互作用的神经机制尚不明确。
2026年5月6日，北京师范大学柳昀哲独立通讯在Nature Neuroscience 在线发表题为Human hippocampal ripples coordinate planning sequences and compositional representations in neocortex的研究论文。该研究同步记录了28例癫痫患者在执行两项类乐高推理任务时的海马体和皮层区域高分辨率颅内脑电图。
作者复现了关键的神经影像学发现，并进一步揭示了mPFC表征如何在海马体尖波涟漪（ripples）周围动态更新，从而将推理出的解决方案编码为组合结构。海马体尖波涟漪将mPFC表征向推理出的关系构型转变，这一过程由重放（replay）促进，该重放将构建模块重组为候选序列。重放在尖波涟漪期间最强，并与mPFC活动紧密协调，且能预测高效的推理行为。
综上，海马体尖波涟漪与重放成为在线动态更新皮层表征以支持规划与推理的关键机制。
面对新问题时，大脑能够通过快速规划记忆元件的序列，在内部模拟可能的解决方案。这种将熟悉元件灵活重组为新结构的能力通常被称为组合推理（也称为“有限手段的无限运用”），使大脑能够轻松应对庞大的组合状态空间，并支撑语言、问题解决与抽象推理等高级认知功能。
最新理论指出，重播—即对先前经历或想象事件序列的内心再激活——可能通过将已知元件重新组装为结构化关系复合体来实现此类推理。通过这种方式，重播在在线规划过程中将熟悉的构建模块转化为新颖构型，从而基于有限信息实现灵活泛化。
关于重播在组合推理中作用的初步证据来自人类神经影像学研究。脑磁图（MEG）显示，自发再激活的序列能够重组近期经历，并通过模拟不同构建模块的构型来推断复杂轮廓的建造方案。
功能性磁共振成像（fMRI）研究表明，海马体与内侧前额叶皮层（mPFC）通过将组成元件组装为关系编码来表征这些复合结构。然而，MEG与fMRI均无法提供必要的时间与空间分辨率，以精确揭示重播事件如何与神经回路相互作用来构建此类表征。
图1.序列配置任务设计（研究2）、行为表现与海马纹波率（摘自NatureNeuroscience）
一个有前景的候选机制涉及海马体尖波涟漪——通常与重播相关的短暂同步高频神经元爆发事件。已知海马体尖波涟漪能够协调海马体与新皮层之间的活动，并在人类中支持多种认知功能，包括情景记忆与联想记忆、自然情境下的记忆编码、知识整合、强化学习以及创造性思维。
近期理论模型指出，尖波涟漪事件可不改变突触权重而快速重组皮层活动模式，从而在全新情境中促进快速推理与泛化。这暗示海马体尖波涟漪可能通过将熟悉元件组装为新型关系构型，来协调神经重播以更新皮层表征，例如在mPFC内。
人类直接神经元记录为检验海马体尖波涟漪对齐的重播是否在在线规划过程中驱动组合表征的形成提供了独特途径。因此，作者在28名神经外科患者中采用颅内脑电图（iEEG），在其实施两项类似乐高积木的构建推理任务期间，以毫秒级精度同步记录海马体与皮层活动，从而评估重播事件是否与海马体尖波涟漪对齐，以及这些事件是否以及如何将mPFC表征转化为结构化的组合计划。
作者的研究结果表明，海马体尖波涟漪与皮层区域协同作用，驱动任务相关表征的在线更新。具体而言，是mPFC（而非视觉皮层）围绕尖波涟漪事件进行重组，以编码推断得到的关系结构；而控制性表征（如纯知觉特征）则不受影响。
这种更新由尖波涟漪期间的神经重播介导，后者从有限数量的构建模块中组装出假设性构型，以支持候选解的有效规划。这些结果提示，海马体尖波涟漪在动态更新皮层表征方面扮演独特角色，其功能已超越传统上对离线记忆巩固的关联作用。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41593-026-02291-3