2026年1月22日，Neuron期刊在线发表题为《Macaque Prefrontal Cortex Integrates Multiple Components for Metacognitive Judgments of Working Memory》（猕猴前额叶皮层整合多重成分形成工作记忆的元认知判断）的研究论文。该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王立平研究组完成。研究人员利用双光子钙成像技术在清醒状态、执行实验任务的猕猴中记录了上万个前额叶皮层神经元，揭示了工作记忆的元认知判断的神经编码方式，从而解决了元认知领域长期存在的一项争议——元认知究竟如何被计算与生成。

一、元认知机制：大脑如何反思自身并建构自信心

在高级认知神经科学中，一个核心问题是如何理解元认知（metacognition），即对自身心理过程进行反思、评估和控制的能力。例如，人们在日常生活中经常对自身有限的工作记忆（working memory）进行元认知判断，形成自信心，来进一步决定是否需要借助外界环境来辅助记忆，诸如定闹钟、做笔记等方式。然而，工作记忆的元认知判断在大脑中是如何计算与编码的，目前仍不为大众所熟知。

当前研究面临的挑战在于，虽然认知科学领域关于“元认知”的研究聚焦于关注个体对自身表现的主观信念和知识，而神经科学领域往往将其称之为“自信心”，且相关研究主要限定在探究客观的确定性（或不确定性）的神经表征。由于两个领域关注的重点有所不同，二者始终未能在统一框架下得到整合。由此引发了争议：确定性和元认知判断两者是否等价，亦或还存在另外的计算来最终构成元认知。本项研究中的数据表明，猕猴前额叶皮层的神经活动通过整合多种成分来形成元认知判断，这为元认知提供了一个全新的统一概念模型。

二、方案设计：是自信挑战还是寻求稳定奖励

为深入探究这一机制，研究人员设计了一项空间序列工作记忆的元认知判断任务。猕猴需记住由多个位置依次闪现的点构成的空间序列，并在部分试次中可以获得“放弃作答”（opt-out）的选项以换取稳定而较小的奖励，这一决策行为直接反映其对记忆表现的主观判断。与此同时，研究人员利用双光子钙成像技术记录了猕猴前额叶皮层上万个神经元，追踪其在任务过程中的群体活动模式，以解析工作记忆的元认知判断（简称元记忆）的加工过程和神经表征。

图1、猕猴前额叶皮层生成工作记忆的元认知判断

三、研究结果：记忆确定性的元认知判断并非完全依赖记忆本身

研究揭示，前额叶皮层通过群体编码同时表征了空间工作记忆及其确定性（或称记忆强度）。此外，基线期的神经活动（或称基线状态）中还包含试次奖励历史和觉醒水平（由瞳孔扩张反映）这两个关键因素，这些因素能够预测动物是否选择放弃作答，说明元记忆判断并非完全依赖记忆本身，还受多种非记忆因素共同影响。通过神经几何分析，研究人员进一步识别出前额叶皮层活动可投射到三个彼此接近独立的功能性子空间：表征工作记忆强度的子空间（WM strength）、编码非记忆因素的基线状态子空间（Cues），以及整合两种信息从而形成元记忆判断的子空间（meta-WM）。这些子空间由解剖结构上混合、弥散分布的神经元共同构成，提示元认知是通过神经群体在不同子空间中的动态映射实现的。

本研究首次从神经群体编码的角度系统阐释了元认知的形成机制，揭示了前额叶皮层如何将记忆表征的确定性与其他因素整合，生成最终指导行为的元认知判断信号。这一结果不仅为大脑如何评估自身认知的可靠性提供了神经基础，也为理解高级认知功能提供了新的见解。

该研究由宁川（已毕业研究生），付国斌博士和张砚雨副研究员（现为上海交通大学副教授）在王立平研究员的指导下完成，法国NeuroSpin的Florent Meyniel研究员也做出了重要贡献。研究工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院和上海市相关项目的支持。