在探索人类如何迅速适应多变环境的奥秘中，一项发表在《Nature》杂志上的研究为我们揭开大脑中抽象化和推理的神秘面纱。这项由西达赛奈医学中心的Ueli Rutishauser教授领导的研究，首次揭示了大脑神经元如何协同工作，使我们在面对新挑战时表现出惊人机智。
抽象化能力使我们能够在纷繁复杂的信息中筛选出关键细节，而推理能力则允许我们基于已有知识对未知情境做出合理预测。这两项能力是认知和学习的核心，它们帮助我们在陌生环境中快速学习并采取恰当行动。例如，一位美国司机初次在伦敦驾驶时，必须迅速调整自己驾驶习惯，这背后就涉及到抽象化和推理的过程。
为了深入探究这一现象背后的神经机制，研究人员对17位因癫痫诊断而植入大脑电极的病人进行了实验。在参与者完成推理任务时，科学家们监测了数千个神经元的活动。通过人工智能的帮助，研究者们分析出有意义的模式，观察到在成功推理过程中神经元间的协调互动。尽管这些互动可能呈现出高维的几何形态，难以直观展示，但研究者们通过数学方法将其转化为三维图像，便于理解和分析。
实验中，参与者需要对四张常见的图片——人、猴子、汽车和西瓜——作出反应。在规则突然反转的情况下，一部分参与者能够迅速察觉到规则的变化，并无需额外学习便能推断出新的正确反应。在这些表现出推理能力的参与者大脑中，研究者观察到了神经元群组以一种高度协调的方式放电，这种模式与鸟群编队飞行或观众在比赛中自发形成的整齐呼喊类似。
研究者Hristos Courellis指出，形成抽象知识是学习过程中的关键一环，他们在这项研究中揭示了这一过程背后的神经机制。对于部分初始无法仅凭任务经验进行推理的参与者，研究者给予口头指导以帮助他们推断正确答案。引人瞩目的是，接受了口头指导的参与者与那些通过经验学习推理的参与者，在大脑中展现出相似的神经几何图形，这表明口头指导可以加速学习过程，促进抽象知识的神经表征形成。
Merav Sabri博士强调，这项研究为理解大脑如何使我们灵活地学习新事物、应对不断变化的情境提供了全新视角。这些发现基于知识构建的基础，未来可能有助于开发针对记忆和决策障碍相关神经系统及精神疾病的创新治疗策略。
最令人意外的是，这些独特的大脑活动模式仅出现在海马体中——一个对长期记忆形成至关重要的区域。