大脑智能系统的奥秘

现代神经科学已证实，大脑由多个特化的神经网络构成，但这种碎片化的认知仍留下一个核心问题：为何人类的思维体验是统一的？一项全新的神经影像学研究，探究了大脑全域的信息交流模式如何孕育出通用智能。

该研究表明，智能并非源自单一脑区，而是源于大脑各神经网络作为一个整合系统协同运作的方式。

神经科学家常将大脑比作多个专业团队的集合：注意力、感知、记忆、语言、思维等能力，均被证实与不同的神经网络相关，而以往的研究通常一次只聚焦于其中一个网络。

这种研究思路取得了重大进展，却也留下了一个更大的谜题：人们的日常思维体验，并非是多个独立模块的简单叠加。多数时候，即便某项任务需要同时调动多种能力，大脑仍会作为一个协调的整体系统运作。

美国圣母大学的研究人员如今正借助神经影像学技术，以全脑视角展开研究，探寻大脑的整体组织方式如何为智能提供支撑。该研究思路不再将各个神经网络视为孤立的“岛屿”，而是关注它们之间的联结与协作模式——这更像是一座城市的交通路网，而非单条道路。

圣母大学心理学系安德鲁·J·麦肯纳家族心理学教授阿伦·巴比表示：“神经科学在阐释特定神经网络的功能方面成果斐然，但在解释这些网络如何通过相互作用，形成一个单一、连贯的思维体这一问题上，却收效甚微。”

认知联结如何塑造“通用智能”

数十年来，心理学家发现了一个规律：在某一认知领域表现出色的人，往往在其他领域也能取得优异成绩。注意力、感知、记忆、语言等看似迥异的能力之间存在关联，背后似乎有一条共同的主线，研究人员将其称为“通用智能”。这一综合性的能力因素，能够解释人类如何学习、推理，以及应对学习、工作、人际关系和健康等方面不断变化的需求。

这一规律百余年来一直暗示，人类的认知功能在深层层面是统一的。而目前缺失的关键认知，是这些能力之间的联结为何会存在，以及大脑的何种特质，让如此多不同的能力呈现出同步发展或衰退的趋势。

同时执掌圣母大学人类神经影像中心和决策神经科学实验室的巴比指出：“智能的核心问题，并非功能定位的问题。当代研究往往执着于探寻通用智能在大脑中的具体起源，且主要聚焦于额顶叶皮层内的特定脑区网络。但更本质的问题是，智能如何从支配大脑整体功能的基本原理中诞生——即分布式的神经网络如何交流，并协同处理信息。”

巴比与其研究团队（包括圣母大学研究生、本研究第一作者拉姆齐·威尔科克斯），对“网络神经科学理论”这一整合性理论框架的各项预测进行了验证。该研究成果近期发表于《自然·通讯》期刊。

网络神经科学理论

研究人员认为，通用智能本身并非一种单一的技能或策略，而是一种模式——即人类各项不同能力之间存在正相关的趋势。该研究指出，这种模式反映了不同个体的大脑神经网络，在组织方式和协同运作效率上的差异。

为验证这一观点，认知神经科学家分析了迄今规模最大的脑科学研究之一的影像与认知数据：一方面纳入了人类连接组计划中831名成年人的研究数据，另一方面还纳入了由美国智能高级研究项目活动局SHARP计划资助的INSIGHT研究中，145名成年人的独立样本数据。研究人员整合了大脑的结构与功能指标，得以更精准地描绘人类大脑的特征。

网络神经科学理论并未将智能与特定的认知功能或脑网络绑定，而是将其定义为大脑整体运作模式的一种属性。该理论认为，智能体现为大脑神经网络如何协调运作，并动态重组，以解决人们在生活中遇到的各类复杂问题。

巴比与威尔科克斯表示，这项研究代表着相关领域的一次重要转向。

威尔科克斯说：“我们发现了证据，证明大脑中存在一种兼具稳健性与适应性的全域协同机制。这种协同机制并非直接执行认知活动，而是决定了大脑系统所能支持的认知操作的范围。”

他补充道：“在这一理论框架中，大脑被建模为一个神经网络，其运作模式受效率、灵活性、整合性等全局属性的约束。这些属性并非与特定任务或脑网络绑定，而是整个大脑系统的特征，它们塑造着每一次认知活动，却无法被简化为任何单一的认知过程。”

威尔科克斯指出：“一旦研究的核心问题，从‘智能存在于大脑何处’转变为‘大脑系统如何组织’，实证研究的目标也会随之改变。”

作为全域协同网络系统的智能

研究人员发现了多项证据，验证了网络神经科学理论的四大核心预测。

第一，该理论认为，智能并非定位于单一脑网络，而是源于多个分布式网络的协同信息处理。因此，智能的高低，取决于大脑如何协调不同网络的功能分工，并根据需求将其整合。

第二，大脑要实现这种分布式信息处理，需要具备整合能力与高效的长距离信息交流能力。巴比表示，为了让各网络的运作同步，大脑中存在“一个庞大而复杂的联结系统，作为连接遥远脑区的‘捷径’，实现跨网络的信息整合”。这些神经通路将大脑中结构上相距遥远的区域联结起来，保障了信息交流的效率，为全脑系统的协同处理提供支撑。

第三，有效的信息整合，需要一种调控机制——通过塑造大脑内的信息流动方式，协调各网络间的相互作用。大脑中存在这类调控中枢，它们与其他各神经网络建立联结，统筹大脑的持续活动。针对具体的任务，这些调控中枢会选择性地调动相应的神经网络：无论是整合细微线索以解决问题、学习新技能，还是判断某一情境需要缜密思考，或是快速的直觉反应，均由其协调完成。

最后，巴比指出，通用智能取决于大脑平衡**局部特化**与**全局整合**的能力。换言之，当大脑中联系紧密的局部神经簇既能高效交流，又能通过短的信息通路与遥远的脑区建立联结时，其运作效率达到最佳。研究合作者认为，这种组织方式，能让大脑实现最有效的问题解决。

该研究指出，人类的智能之所以具有统一性，并非因为大脑依赖某个单一的通用信息处理器，而是因为所有认知功能的协同运作，都遵循着相同的大脑组织原则。

在上述两个研究数据集中，研究人员均发现，个体间的通用智能差异，与这些大脑系统层面的属性高度相关，且这一效应无法由单一脑区或经典的“智能网络”解释。

巴比表示：“当各类认知活动在系统层面的约束下协同运作时，通用智能的特质才会显现。”

对人工智能研究的启示

巴比补充道，这项研究的意义不仅限于智能研究领域。该研究将认知功能的本质归结于大脑的全域组织方式，从理论层面解释了人类思维为何具有统一性。

这一理论框架也有助于解释：为何通用智能在儿童期会全面发展，在衰老过程中会衰退，且对大脑的弥散性损伤尤为敏感。研究认为，在这些情况下，发生改变的是大脑的全域协同能力，而非某一项孤立的功能。

该研究成果也为当前人工智能的相关争论，以及人工智能模型的研发方向提供了启示。如果人类的通用智能源于大脑的系统层面组织，而非某一专门的通用机制，那么要让人工系统实现通用智能，可能需要的远不止是特化能力的积累或规模扩大。

巴比说：“这项研究能推动我们思考，如何借鉴人类大脑的设计特征，推动以人为本、受生物学启发的人工智能技术发展。”

他指出：“如今许多人工智能系统能出色完成特定任务，却难以将所学知识迁移到不同场景中。而灵活性正是人类智能的核心特征——这一特征，恰恰源于人类大脑独特的组织方式。”

Reference: “The network architecture of general intelligence in the human connectome” by Ramsey R. Wilcox, Babak Hemmatian, Lav R. Varshney and Aron K. Barbey, 26 January 2026, Nature Communications.