通过学习到的类吸引子动力学实现额叶皮层中的动态信念表征与更新

为了适应性地采取行动，动物必须根据不完整的感觉信息推断世界的隐状态，并随着新观察结果的不断累积而更新信念。尽管结合信念状态的强化学习模型能够很好地解释多巴胺信号，但大脑如何实现信念状态推断仍然未知。此前的建模工作表明，经过价值预测训练的循环神经网络（Value-RNN）会形成任务特异性的类吸引子动力学，其变化过程与信念的演化相一致。在本研究中，我们对执行两种巴甫洛夫任务变式的小鼠进行了眶额皮层（OFC）及其他脑区的高密度电生理记录。这两种任务变式的奖励概率不同，因此会产生不同的试次内信念动态。我们发现，OFC群体活动表现出任务特异性的类吸引子动力学，并与Value-RNN中的试次内动态相一致。在运动和嗅觉区域中未观察到这些动力学；它们也无法由行为差异解释，并且会随着学习逐步出现。我们的研究结果表明，大脑通过学习形成的、任务特异性的类吸引子动力学，实现了对信念状态推断的近似。

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DOI： https://doi.org/10.64898/2026.09.17.752495

Sandra A Romero Pinto 1 哥伦比亚大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Sandra A Romero Pinto 的 ORCID 记录

Jay A Hennig 2 贝勒医学院； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Jay A Hennig 的 ORCID 记录

Mark Burrell 3 哈佛大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Mark Burrell 的 ORCID 记录

Daigo Okada 4 马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者

Celia Benquet 5 洛桑联邦理工学院； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Celia Benquet 的 ORCID 记录

Daniel Regester 6 伦敦大学学院萨恩斯伯里·威康神经回路与行为中心； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者

Yoh Isogai 7 艾伦神经动力学研究所； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Yoh Isogai 的 ORCID 记录

Scott W. Linderman 8 斯坦福大学 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Scott W. Linderman 的 ORCID 记录

Samuel J Gershman 3 哈佛大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Samuel J Gershman 的 ORCID 记录

Naoshige Uchida 3 哈佛大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 查看 Naoshige Uchida 的 ORCID 记录

通讯作者： uchida{at}mcb.harvard.edu

摘要

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摘要

为了适应性地采取行动，动物必须根据不完整的感觉信息推断世界的隐藏状态，并随着新观察结果不断累积而更新信念。尽管包含信念状态的强化学习模型能够很好地解释多巴胺信号，但大脑如何实现信念状态推断仍然未知。既往建模研究表明，经过价值预测训练的循环神经网络（Value-RNN）会形成任务特异性的类吸引子动力学，其变化轨迹与信念的演化相一致。在本研究中，我们对执行两种巴甫洛夫任务变式的小鼠进行了眶额皮层（OFC）及其他脑区的高密度电生理记录。这两种任务的奖励概率不同，因此会产生不同的试次内信念动态。我们发现，OFC 群体活动呈现出任务特异性的类吸引子动力学，其变化轨迹与 Value-RNN 中的试次内动态相一致。运动区域和嗅觉区域中不存在这种动力学；这种动力学也无法由行为差异加以解释，并且会随着学习逐步出现。我们的研究结果表明，大脑通过学习获得的、任务特异性的类吸引子动力学，对信念状态推断进行了近似实现。

利益冲突声明

作者已声明不存在利益冲突。

已声明的资助方信息

美国国立神经疾病与卒中研究所 ，U19NS113201 ，R01NS116753

美国空军科学研究办公室 ，FA9550-20-1-0413

美国国立耳聋及其他沟通障碍研究所 ，T32 DC000038

威康信托基金会与盖茨比慈善基金会 ，090843/F/09/Z

西蒙斯基金会 ，543055

版权

本预印本的。

本预印本依据以下许可协议提供： CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议。

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发布于 2026 年 9 月 23 日。

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Sandra A Romero Pinto 、 Jay A Hennig 、 Mark Burrell 、 Daigo Okada 、 Celia Benquet 、 Daniel Regester 、 Yoh Isogai 、 Scott W. Linderman 、 Samuel J Gershman 、 Naoshige Uchida

bioRxiv 2026.09.17.752495； DOI： https://doi.org/10.64898/2026.09.17.752495

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bioRxiv 2026.09.17.752495； DOI： https://doi.org/10.64898/2026.09.17.752495

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.17.752495v1?rss=1

🏷️ 眶额皮层 类吸引子动力学 信念状态推断 循环神经网络 强化学习 电生理记录