2025年7月24日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室唐华教授应邀做客基础医学院 “博雅论坛”，为师生带来了题为“Neural Circuit Mechanisms of Learning & Memory”（学习和记忆的神经环路机制）的学术报告，基础医学院脑科学研究所所长李葆明教授主持报告会。
唐华教授系统地介绍了在美国学习和工作期间开展的一系列工作。他的研究工作以灵长类动物猕猴为实验对象，以大规模神经电生理信号记录为研究手段。
唐华教授早期主要研究了工作记忆容量（Working Memory Capacity）的前额叶皮层编码机制。他们训练猕猴在工作记忆中维持更多数目的信息，并同时记录前额叶皮层神经元的放电活动。他们发现，随着猴对工作记忆任务操作越来越熟练，有越来越高比例的神经元参与到工作记忆编码，并显示出更高的编码效率。这一发现揭示了学习和训练对前额叶皮层的重塑，解释了前额叶皮层为何可以更高效地处理熟悉的任务。
前额叶皮层如何编码物体特征信息和空间方位信息，即如何编码“是什么”和“在哪里”，研究领域内一直有较大的争议。以Goldman Rakic为代表的一方认为，两类信息分别在前额叶皮层的不同区域处理：腹外侧区主要处理“是什么”的物理特征，而背外侧区主要处理“在哪里”的方位信息。以Earl K Miller为代表的一方则认为，前额叶皮层的这两个亚区都参与两类信息的编码，两类编码神经元相互交错排布。
唐华教授认为，早年的争议主要源于技术的局限，在只能同时采集到有限的神经元信号的条件下，神经元之间的信息流方式很难界定，不同的实验范式和数据解读方式可以分别支持两种说法。为了解决这一争议，唐华教授及其同事设计了巧妙的实验范式，让猴在工作记忆任务操作期间交替对物体特征和目标方位进行记忆，并使用高通量电极阵列对前额叶皮层这两个亚区同时进行神经元放电信号记录。在同时采集到近千个神经元放电信号的基础上，他们运用计算神经科学的方法，分别计算了从两个亚区提取的降维特征信号对彼此信号的预测能力，发现前额叶腹外侧区的物体特征信息能预测背外侧区的方位信息，提示信息流主要是从腹外侧到背外侧的单向流动。这一发现更好地支持了Goldman Rakic一方的观点。然而，从单个神经元的编码特征来看，两个亚区确实都存在分别对“是什么”和“在哪里”的进行编码的神经元，即存在交错分布的特征，两种观点都有合理之处。不过，在群体神经元层面上揭示的信息流编码方式能更好地解释了大脑的工作方式。
利用类似的信息流分析方法，唐华教授还解析了在复杂的强化学习过程中，眶额皮层、背内侧丘脑（MD）、腹侧纹状体和杏仁核等多脑区之间的环路协作方式，揭示了腹侧纹状体在价值编码过程中的核心作用以及奖励价值在这四个脑区组成的神经网络中的更新方式。
唐华教授的系统性工作，从神经信息编码的角度解析了学习和记忆等复杂认知过程中的大脑工作方式。最后，唐华教授与现场师生开展了热烈讨论交流，耐心细致地回答了大家的提问，并分享自己的研究心得与体会。师生们受益匪浅。
报告人简介
唐华，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室教授、博士生导师，公益科普组织“脑人言“创始人兼主编，入选国家级青年人才项目。以猕猴和人类为被试，研究高级认知功能的神经环路基础。主要聚焦三个方面的问题:1)通过多脑区同步记录，解析任务相关的抽象信息如何在皮层-纹状体-丘脑-皮层网络中的各脑区间表征、转换及传递；2)通过跨物种的比较研究，探究认知功能与神经环路的协同演化规律；3)通过实验动物建模和临床试验，研究认知功能障碍的神经环路机制。相关研究结果以第一/通讯作者发表在Neuron、PNAS、Nature Communications、Cell Reports等期刊。
