为何记性太好反而没创意？Nat Commun揭示海马体在高阶学习中的新机制|前额叶|实验|海马体|神经科学

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基本信息：

Title:Hippocampal-prefrontal orchestration supports higher-order learning for creative ideation

发表时间：2025.12.11

Journal:Nature communications

影响因子：5.7

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研究动机与背景

人类不仅通过学习来记忆，更通过学习来创造，但通过高阶学习促进后续创造的神经认知基础一直不明确。尽管Confucius和Socrates等学者早有关于“启发式教学”的思考，现代心理学也认为从他人创意中抽象和泛化模式是提升个人创造力的有效策略，但在神经科学层面，如何形成支持创造的知识表征仍处于起步阶段。目前的挑战在于，尽管已知海马体和前额叶系统在记忆、抽象和泛化中起关键作用，但创造性想法往往超出普通泛化的范畴，因此急需确定支持“高阶学习（Higher-order learning）”的特定神经机制，并区分其与传统记忆获取（Memory acquisition）的不同之处。

实验设计与方法逻辑

作者提出了两个核心假设：

其一，在创意样本学习期间，较低维度的海马体表征（反映了信息的压缩与抽象）将促进后续的创意生成；

其二，强烈的海马体-前额叶（vIPFC）功能连接将支持这种抽象过程，并引导本质特征的提取，从而预测更高的创造力产出；

为了探讨这一问题，作者开发了一种基于“输出定义”的高阶学习范式，重点关注后续创造效应（SCE）而非传统的后续记忆效应（SME）。研究设计了两个主要的fMRI实验：

Figure1

实验1利用文本素材（如“打蛋器-烛台”）在扫描时进行样本学习，随后在扫描外进行发散性思维测试（AUT）；

实验2则采用图像素材，并在扫描内记录创造过程，以研究从学习到创造的跨阶段神经转移。

方法论的核心在于利用基于信息论的计算方法，通过主成分分析（PCA）测量海马体的表征维度（Representational dimensionality），并结合心理生理交互（PPI）和表征相似性分析（RSA），考察海马体与前额叶（尤其是vIPFC）的协同模式，从而验证神经压缩和跨阶段代码转移对创造力的贡献。

核心发现

海马体表征维度降低预测更高创造力

实验1和2均发现，相比于低创造力（LSC）试验，高创造力（HSC）试验在样本学习期间，左侧海马体的表征维度显著更低。这通过Figure3A-C展示，反映了大脑通过神经压缩提取了样本的本质结构而非死记硬背细节。

海马体-vIPFC协同增强支持知识抽象

研究发现HSC条件下海马体与左侧腹外侧前额叶（vIPFC/IFG）的表征连接性显著增强。Figure3E-G表明这种连接性与海马体维度的降低呈负相关，暗示前额叶参与了对海马体信息的压缩与策略提取。

Figure 3

低维表征的跨阶段有效转移

通过跨阶段RSA分析，发现HSC试验中压缩的海马体表征能更有效地从“学习”阶段转移到“创造”阶段。Figure5展示了在共享PCA空间内，HSC的模式相似度在不同方差阈值下均高于LSC，证明了抽象知识的重活化。

Figure5

创造力与记忆的神经机制分离

行为学上，HSC试验表现出更高的遗忘率；神经层面，支持后续记忆效应（SME）的指标（如海马体激活水平）并不能预测创造力表现。Figure2B-C直观对比了这种“遗忘促进创造”的权衡关系。

Figure2

省流总结

本研究通过一系列结合fMRI与行为实验的研究，揭示了海马体-前额叶系统支持“为创造而学习”的神经机制，即通过降低海马体的表征维度实现神经压缩，提取创意的本质策略，并依赖前额叶的协同作用将这些抽象表征转移至后续的创作过程。这一过程在神经上与单纯的记忆获取截然不同，它证明了适度的细节“遗忘”和更高层次的表征压缩才是激发人类创造灵感的关键，为教育实践中如何通过案例学习提升创新能力提供了生物学依据。

AI锐评

这篇文章的精妙之处在于它不仅挑战了“学得多、记牢点就能创造”的传统认知，还通过严谨的表征维度分析给出了“神经压缩”这一清晰的计算解释，将心理学中模糊的“抽象”概念具象化了。研究跨越了文本和图像两种模态，增强了结论的普适性。然而，其不足在于实验范式仍属于短时间内的人工任务（AUT），可能无法完全模拟现实中长周期、深度思考后的创造性突破（如科学发现或艺术创作），且由于样本量和任务时长的限制，对于预测误差等动态过程的刻画略显单薄。