惊讶的神经几何学：人脑中分级的边界突破

当事件违背观察者的预测时，全脑神经状态如何重新组织，仍不明确。我们提出，自然情境下的惊讶在神经层面表现为一种渐进式的边界突破：事件越令人惊讶，全脑状态偏离其非惊讶参考范围的程度就越大。基于一个公开获取的功能磁共振成像数据集（49名参与者观看36段魔术视频），我们发现，惊讶以网络特异性而非均一的方式重新分配了全脑几何结构。为量化这一转变，我们利用非惊讶脑状态，沿着与惊讶相关的方向定义参考范围，并测量每个状态超出该范围的深度。边界超越（E_BB）以比特为单位表示相对于该参考范围归一化的超越深度；每增加1比特，参考状态达到至少同等超越程度的可能性就减半。超越深度随独立评定的惊讶强度增加而加深，且这种标度关系具有状态特异性。随着惊讶程度增加，突破状态进一步超出边界，而与之配对的参考状态则未出现这一变化。事件周围的轨迹表明，该事件加深了一个已经开始的偏离过程。探索性分析显示，超越程度与一周后的识别记忆之间存在依赖于惊讶程度的关联。总体而言，这些发现支持将边界突破视为解释自然情境下惊讶的一种系统层面机制：越令人惊讶的事件，就越会将全脑状态推向超出其非惊讶参考范围的更远位置。

当事件违背观察者的预测时，整个大脑的神经状态如何重新组织，仍不清楚。我们提出，自然情境中的惊讶在神经层面表现为一种渐进式的边界突破。事件越出乎意料，整个大脑状态偏离其非惊讶参考范围并超越该范围的程度就越大。利用一个公开可获取的功能磁共振成像（fMRI）数据集——其中包括49名观看36段魔术视频的参与者——我们发现，惊讶以网络特异性而非均一的方式重新分配了全脑几何结构。为量化这一转变，我们利用非惊讶脑状态沿惊讶相关方向定义一个参考范围，并测量每个状态超出该范围的深度。边界超越（E_BB）以比特为单位表示相对于该参考范围归一化后的深度；每增加一个比特，意味着参考状态达到至少同等深度的可能性减半。边界超越程度随独立评定的惊讶强度增加而加深，且这种标度关系具有状态特异性。随着惊讶增强，突破状态进一步超越该边界，而配对的参考状态则没有表现出这一变化。事件周围的状态轨迹显示，该事件加深了一个已经开始的偏离过程。探索性分析表明，边界超越与一周后的再认记忆之间存在依赖于惊讶程度的关联。总体而言，这些发现支持将边界突破视为一种关于自然情境惊讶的系统层面解释：越出乎意料的事件，会使整个大脑状态越远地超越其非惊讶参考范围。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.03.748562v1?rss=1

🏷️ 惊讶加工 全脑神经状态 神经几何学 功能磁共振成像 边界突破 识别记忆