传统观点认为，人类大脑无法真正实现多任务处理。所谓的”同时做两件事”，实际上只是快速的任务切换——前额叶皮层一次只能有意识地处理一项高要求任务。这一限制被称为”前额瓶颈”，是人类认知的基本约束。
但乔治城大学发表在《Journal of Cognitive Neuroscience》上的一项新研究揭示，大脑可以学会摆脱这一瓶颈。通过充足的练习——数周内数万次试验——任务的神经回路可以从前额叶皮层重新定位到颞叶中的专门化区域，从而解放前额叶皮层同时处理其他任务。
“我们的研究表明，经验可以重塑大脑以绕过那个前额瓶颈，”资深作者、乔治城大学医学院神经科学教授马克西米利安·里森胡贝尔说。”前额叶皮层随后保持自由，可用于你想做的任何其他事情，从而增加你的能力。”
三万次训练试验
这项由帕特里克·H·考克斯（现就职于里海大学）领导的研究采用了密集的纵向设计。31名参与者接受了5至10周的智能手机应用训练，将经过形态处理的灰度汽车图像分类为两个任意类别——”SOVOR”或”ZUPUD”——这是一项微妙的视觉辨别任务，要求他们识别每张图像位于50%形态边界的哪一侧。训练通过难度递增的级别推进，参与者必须达到至少90%的准确率才能晋级。
完整的训练方案涉及超过30,000次试验。14名参与者完成了所有阶段，其中11人（8名女性，平均年龄23.4岁）提供了可用的神经影像数据。每名参与者在两个时间点接受了功能性磁共振成像和脑电图扫描：一次在初始学习后（约6,000次试验，持续1至2周），另一次在密集训练后（完整的30,000多次试验，持续5至10周）。
从前额控制到自动感知
在第一次扫描阶段，初始学习后，分类任务强烈激活了前额叶皮层——这是受控的、费力处理的经典特征。腹侧枕颞皮层（vOTC）是一个专门化于视觉物体识别的区域，它对图像的物理形状有反应，但对类别归属没有选择性。
经过密集训练后，情况发生了巨大变化。vOTC中出现了此前不存在的类别选择性反应：该区域现在信号表明图像是”SOVOR”还是”ZUPUD”，而不仅仅是它的外观。功能连接性发生了转移：vOTC与前额叶皮层的耦合减少，与运动输出区域的耦合增加。
分类的神经位点已从受控的、依赖于前额叶的回路转移到一条从视觉系统直接通向运动输出的流线型感知-行动环路，完全绕过了前额瓶颈。
“这不仅仅是速度提升，”里森胡贝尔解释道。”这是神经架构的真正改变。”
真正的多任务处理，而非快速切换
为了测试这种神经转变是否真正实现了并行处理，研究人员让参与者接受了一项双任务测试：他们执行汽车分类任务，同时进行第二项无关任务。关键发现是一个相关性：汽车任务从前额叶皮层卸载得越多——以vOTC-前额叶连接性的下降来衡量——参与者在第二项任务上的表现就越好。
这一相关性是真正并行处理的标志。如果参与者只是在任务之间快速切换，就不会存在这样的相关性。相反，这两个任务同时在不同的神经回路上运行。
作者们谨慎地指出了这一效应的边界。共享相同感觉模态的任务——例如开车时发短信，两者都消耗视觉资源——无法并行化，因为它们竞争相同的输入通道。只有那些可以通过完全独立的神经回路路由的任务才能并行运行。
对专长、习惯和安全的影响
这项研究有助于解释专家——几秒钟内发现肿瘤的放射科医生、一眼识别物种的观鸟者、几乎瞬间评估局面的国际象棋大师——如何能够以最小的有意识努力做出快速、准确的分类。大脑已将技能卸载到自动运行的专门化颞叶皮层回路，使前额叶皮层可用于其他需求。
它还揭示了为什么深度学习到的习惯——包括强迫行为——如此抗拒有意识的控制。一旦行为被编码到颞叶皮层回路中，推理和意志力（前额叶功能）对其的访问就非常有限。”想点别的”策略之所以失败，正是因为该习惯由不响应前额叶皮层的大脑区域执行。
该研究的局限性包括最终样本量较小（11名参与者）以及密集纵向研究中典型的高流失率。任务是人为的——带有任意类别标签的形态处理汽车图像——研究结果在多大程度上可推广到现实世界的专长仍有待检验。作者们将触发从前额叶到颞叶皮层重新定位的细胞和分子信号确定为下一个主要研究问题。
婷 翻译
Source: Cox, P.H., Scholl, C.A., Laws, M.L., Jaimes, N.E., Jiang, X. & Riesenhuber, M. “Extensive Experience Remodels Neural Task Circuitry to Escape the Frontal Bottleneck and Increase Automaticity of Categorization.” Journal of Cognitive Neuroscience (2026). DOI: 10.1162/JOCN.a.2618