大脑里的“预测家”：海马体如何学会预知未来奖赏？

大脑就像一位聪明的“预言家”，能够不断学习如何根据当前情况预测未来可能发生的好事。最近，一项发表在《自然》杂志上的研究揭开了大脑中负责记忆和导航的重要区域——

海马体

——是如何一步步从“记录奖赏”转变为“预测奖赏”的。

一、大脑如何“预知”好事？关键在于海马体的动态变化

我们的大脑天生爱“猜未来”。这项由麦吉尔大学Mark P. Brandon团队进行的研究发现，海马体不仅仅是一个记录过去经历和空间位置的“记事本”，它更像是一个

会学习的预测系统

。

研究人员让小鼠在几周时间里学习一项视觉触屏任务：屏幕上出现特定图案后，小鼠需要做出正确选择才能获得奖励。在此过程中，科学家利用微型显微成像技术，长期追踪小鼠海马体中数百个神经元的活动变化。

研究最核心的发现是：随着小鼠越来越熟练，海马体的工作方式发生了有趣的转变：

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从“记录好事”到“关注线索”

：一开始，海马神经元主要在

获得奖励的时刻

活跃；但学习后，它们更多地在

看到奖励线索（比如屏幕提示）时就提前活跃起来

。

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信号在时间上“向后倒推”

：很多神经元的活跃高峰，从“奖励到来时”逐渐提前到了“奔向奖励的路上”甚至“看到线索时”。

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预测能力增强，反应强度减弱

：对奖励本身直接反应的信号变弱了，但对预测性线索的编码却越来越强、越来越精准。

简单说，海马体学会了：

不必等到好事发生才兴奋，看到“前兆”就能提前准备。

二、实验怎么做？看小鼠玩“找奖励”游戏

为了观察海马体在学习中的变化，研究团队设计了一套巧妙的实验：

1. 成像技术：看神经元“亮起来”

在小鼠海马体植入超薄的微型显微镜，让神经元活动时发出的荧光能被实时记录。

跨实验累计追踪了超过

1800个神经元

。

2. 行为任务：小鼠的“触屏挑战”

小鼠面对一个带触摸屏的装置，屏幕会随机在一侧显示一个方块。

小鼠需要用鼻子触碰方块，然后经过一段等待时间，再跑到装置另一侧做出正确选择（选择与之前不同的方块），才能获得一滴甜水奖励。

随着小鼠越做越好，等待时间会逐渐加长，任务难度提升，确保小鼠一直处于“学习状态”。

三、发现了什么？三张图看懂海马体的“预测升级”

图1：海马体中有不同类型的“专家神经元”

研究发现，海马体里住着不同分工的细胞：

奖励细胞

：主要在喝到甜水时活跃。

屏幕选择细胞

：在看到屏幕图案、做选择时活跃。

奖励接近细胞

：在从屏幕跑向奖励口的路上活跃。

随着学习，后两种“预测型”细胞的比例逐渐增加。

图2：学习的本质是“增强预测，减弱反应”

群体分析显示，随着训练天数增加和表现变好，神经元群体对

屏幕线索

和

跑向奖励

这些“奖励前事件”的编码信息量显著增强。

相反，整个群体对

奖励本身

的反应强度则随学习减弱。

这说明海马体的编码重心，从“发生了什么”转向了“将要发生什么”。

图3：神经活动的“时光倒流”——向后偏移

这是最有趣的现象！许多

奖励细胞

的活动峰值，随着学习一天天发生

时间上的提前

（即“向后偏移”）。

约

21% 的奖励细胞

表现出显著的偏移，其中超过一半最终“转型”成了屏幕选择细胞或奖励接近细胞。

与此同时，神经活动的强度也在普遍减弱，共同导致了奖励直接表征的淡化。

四、总结：海马体是一个“动态预测地图”

这项研究揭示，海马体远不止是空间地图，它更是一个

随经验不断更新的“预测性地图”

。其核心功能是通过

将表征从结果（奖励）转移到预测线索（前兆）

，来支持学习和未来行为的优化。

通俗理解

：就像你第一次走进一家咖啡馆，得到一杯好喝的咖啡（奖励）时很开心，相关记忆会形成。但去了几次后，你一闻到咖啡香（线索）甚至看到店招牌（更早的线索）时，大脑就已经开始愉悦和期待了。海马体就在完成这种从“回味美好”到“预见美好”的神经机制升级。

科学意义

：这一“向后偏移”机制，为理解大脑如何通过经验构建内部预测模型、如何优化决策以适应环境，提供了重要的神经科学证据。

参考文献:

Yaghoubi M, Kumar MG, Nieto-Posadas A, Mosser CA, Gisiger T, Wilson É, Pehlevan C, Williams S, Brandon MP. Predictive coding of reward in the hippocampus. Nature. 2026 Jan 14. doi: 10.1038/s41586-025-09958-0. Epub ahead of print. PMID: 41535460.