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本研究通过虚拟现实导航任务结合电生理记录，揭示了海马(CA1)和前额叶皮层(PFC)在动态环境中如何通过前瞻性编码(prospective codes)支持决策更新。研究人员发现：新信息触发海马同时增强对双目标位置的"非局部表征"(non-local representations)，而前额叶则快速切换选择编码至新目标；当行为需更大调整时，新目标表征强度与行为适应需求正相关。该研究首次阐明前瞻性编码如何动态整合新信息，为理解认知地图(cognitive map)的实时更新机制提供重要证据，发表于《Nature Communications》。
在瞬息万变的环境中，动物如何快速更新导航决策一直是神经科学的核心问题。传统理论认为海马(hippocampus)通过"认知地图"(cognitive map)存储空间信息，前额叶皮层(prefrontal cortex, PFC)负责决策制定，但二者如何协同应对动态信息仍属未知。现有研究多在静态环境中观察前瞻性编码(prospective codes)，这些表征未来路径的神经活动能否适应实时变化的信息？这正是Stephanie M. Prince团队试图解答的科学谜题。
为破解这一难题，研究人员设计了一项创新的虚拟现实导航任务。小鼠需要在Y型迷宫中根据先后出现的视觉线索灵活调整目标选择：65%的延迟试验(delay-only trials)要求记住初始线索，25%的转换试验(switch trials)则需在接收到新线索后改变原定路线。通过同步记录海马CA1区和内侧前额叶皮层(medial PFC)的神经活动，团队首次捕捉到决策更新过程中两个脑区的动态互动。
研究运用了三大关键技术：1）头固定虚拟现实导航系统结合LSTM网络实时解码行为选择；2）多通道电极同步记录海马CA1和前额叶神经元的单细胞活动；3）贝叶斯解码(Bayesian decoding)量化位置和选择表征的时空动态。实验纳入7只雄性小鼠，获得海马3892个神经元和前额叶2557个神经元的记录数据。
动物快速更新选择响应新信息
行为分析显示，小鼠能在转换试验中迅速调整头部方向，平均在1.4秒延迟后对新线索作出反应。这种灵活性与延迟试验65%和转换试验74%的正确率共同证实了任务设计的有效性。
海马增强双目标非局部编码
令人惊讶的是，新线索触发海马同时增强对初始和新目标臂的"非局部表征"，而非仅强化新目标。解码分析显示，目标位置解码概率在转换试验中显著增加（初始目标：0.13±0.00 vs 延迟试验0.10±0.00；新目标：0.14±0.00 vs 0.11±0.00）。theta振荡分析揭示这些非局部编码特异性地出现在theta周期前半段（-π到0相位），与局部位置编码的相位分离。
前额叶快速切换选择编码
前额叶则展现出截然不同的模式：新线索促使选择解码从初始选择快速转向新选择，且这种转换（平均0.5秒内完成）早于行为反应。值得注意的是，当小鼠未能正确转换时，前额叶的新选择编码未能超越初始选择（正确试验差异值：-0.05±0.01；错误试验：0.04±0.02）。
行为承诺度调节编码强度
当小鼠对新线索前初始选择表现出更强行为承诺（通过视角量化）时，海马对新目标表征的增强更显著（rs=0.12370），前额叶对初始选择的抑制也更强烈（rs=-0.1108）。这表明神经适应程度与行为调整需求直接相关。
控制实验验证特异性
通过设计停留试验（stay trials，10%），研究人员排除了单纯视觉变化的影响。该条件下海马非局部编码未显著增加，证实效应特异于需要行为更新的信息。
这项研究首次阐明：1）海马通过增强双目标表征支持可能的路径模拟，这种"并行评估"机制为灵活决策提供基础；2）前额叶则充当"选择仲裁器"，快速抑制旧选择并强化新选择；3）两个脑区的协同缺陷会导致适应失败。该发现不仅解决了关于前瞻性编码功能争议（是仅表征计划路径还是并行评估选项），更揭示了认知地图动态更新的神经机制，为理解阿尔茨海默病等空间认知障碍提供了新视角。
研究创新性地将虚拟现实、机器学习解码与电生理结合，建立了研究动态决策的范式。未来可通过光遗传学操纵特定脑区，进一步验证这些编码的行为必要性。该成果发表于《Nature Communications》，标志着空间认知神经科学研究的重要突破。
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