《Cognition》：Common and distinct neural substrates of rule- and similarity-based category learning
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在類別學習研究中，規則和相似性策略的神經機制存在爭議。研究人員運用 EEG-fNIRS 融合技術，對相同刺激進行實驗。結果顯示，兩種策略決策過程不同，分別涉及不同神經活動。這一成果為理解類別學習神經機制提供依據，支持 COVIS 理論。
在人類認知的奇妙世界里，分類是一項極為基礎卻又至關重要的能力。它就像一把神奇的鑰匙，幫助我們將周圍紛繁復雜的事物進行歸納整理，讓我們能夠舉一反三，快速做出決策。想象一下，醫生在診斷疾病時，既可以依據特定的診斷規則，將患者歸入已知的疾病類別；也能憑借對患者癥狀與以往病例的相似性判斷，給出診斷結果。這背后涉及到基于規則和基于相似性的兩種分類策略。
然而，科學界對于這兩種策略背后的神經機制一直爭論不休。有的研究認為存在多個學習系統分別支持這兩種策略，而有的研究則主張它們依賴單一系統。以往的研究中，使用的刺激集各不相同，實驗結果也莫衷一是，使得這一爭議始終懸而未決。為了揭開這個謎團，來自澳門大學的研究人員開展了一項極具意義的研究。
研究人員精心設計了一系列實驗，他們運用 EEG（腦電圖）和 fNIRS（功能性近紅外光譜技術）融合的方法，對參與者進行神經活動監測。實驗選用了具有規則加相似性類別結構的視覺刺激，涵蓋了高匹配項目、新特征項目、切換項目和填充項目等多種類型，以全面測試參與者的類別學習情況。
在具體實驗中，研究人員設置了三種不同的實驗條件。在實驗 1 中，參與者被明確告知使用基于單一特征規則或基于相似性的策略；實驗 2 里，參與者需要自行探索并選擇自己偏好的策略；實驗 3 則要求參與者使用基于多特征規則或基于相似性的策略。通過這一系列實驗，研究人員試圖探究兩個關鍵問題：一是基于規則和基于相似性的策略是否會伴隨不同的 P1、P300 和 N400 成分；二是左側額葉和顳葉皮層的激活情況是否存在差異。
實驗結果令人眼前一亮。研究發現，基于規則的類別學習和基于相似性的類別學習存在截然不同的決策過程�；谝巹t的類別學習，與假設檢驗和語義處理密切相關。這一過程中，P300 和 N400 成分表現得更為顯著，同時韋尼克區（Wernicke's area，在語義處理中發揮關鍵作用）的激活程度也更高，這表明基于規則的類別學習依賴于一個明確的系統。而基于相似性的類別學習，則更側重于復雜的視覺處理和多特征整合。在這個過程中，P1 成分更為突出，額極皮層（frontopolar cortex，FPC，與多特征整合相關）的激活程度明顯高于基于規則的學習，這意味著基于相似性的類別學習依賴于一個隱性系統。
這些研究結果有力地支持了競爭于言語和隱性系統（COVIS）模型。該模型認為人類類別學習涉及至少兩個不同的系統，而此次實驗結果恰好與之相符。這一研究成果發表在《Cognition》上，為理解類別學習的神經機制提供了關鍵依據，讓我們對大腦如何進行分類這一復雜認知過程有了更深入的認識。
在研究方法上，研究人員主要運用了 EEG 和 fNIRS 融合技術。EEG 能夠提供出色的時間分辨率，幫助研究人員捕捉認知過程中如注意力分配、工作記憶和語義處理等的時間動態變化；fNIRS 則可以通過測量大腦中氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的變化，反映大腦的空間激活情況，二者結合為研究提供了全面的視角。此外，研究人員還通過合理設計實驗任務和刺激類型，招募合適的參與者進行實驗，以確保研究的科學性和有效性。
在研究結果部分：
- 實驗 1 結果：參與者在明確使用單一特征規則或相似性策略時，出現了與假設一致的神經活動差異�；谝巹t策略表現出更大的 P300 和 N400 成分，基于相似性策略則有更大的 P1 成分，初步驗證了兩種策略依賴不同神經機制的假設。
- 實驗 2 結果：當參與者自行探索策略時，依然呈現出與實驗 1 相似的神經活動模式。這表明即使策略不是被明確告知，個體自發選擇的策略也會引發不同的神經反應，進一步支持了多系統理論。
- 實驗 3 結果：在更復雜的多特征規則策略下，實驗結果與前兩個實驗保持一致。這說明即使規則變得復雜，基于規則和基于相似性的類別學習的神經機制差異依然穩定存在。
綜合整個研究，研究人員通過精心設計的三個實驗，有力地證明了基于規則和基于相似性的類別學習依賴不同的神經機制，分別涉及明確系統和隱性系統。這一研究成果不僅解決了長期以來關于類別學習神經機制的爭議，為認知科學領域提供了重要的理論依據，也為后續研究大腦認知功能開辟了新的方向，讓我們在探索大腦奧秘的道路上又邁出了堅實的一步。
