用共享的神经空间来构建组合式任务

人类和动物能将简单行为组合成复杂行为，这种组合能力是智能的核心。人工神经网络执行多任务时会重用表征和计算组件，但大脑是否在不同任务中重用感知、认知或运动表征尚不明确。本研究训练两只猴子灵活切换三个组合相关的任务，以探究大脑的神经机制。

**任务设计**：三个任务均要求猴子根据视觉刺激（形状和颜色独立变化的参数化变形刺激）通过眼动指示类别。S1任务：按形状分类并沿轴1反应（兔子状→左上， tee状→右下）；C2任务：按颜色分类并沿轴2反应（红色→右上，绿色→左下）；C1任务：按颜色分类（同C2）并沿轴1反应（红色→右下，绿色→左上），即C1组合了C2的颜色分类子任务和S1的运动反应子任务。

**行为表现**：猴子能良好完成所有任务，任务切换时通过反馈推断当前任务。C2因使用独特的轴2反应，切换后表现迅速稳定；S1和C1切换后需逐步整合反馈以区分任务。

**神经表征共享**：同时记录五个脑区（前额叶皮层LPFC、额叶眼动区FEF等）的神经活动，发现LPFC中刺激颜色、形状类别及运动反应的表征子空间在任务间共享。例如，训练识别C2颜色的分类器能有效识别C1颜色，训练识别S1反应的分类器能识别C1反应，表明这些子空间可跨任务重用。

**子空间的顺序调用与转换**：任务执行时，大脑依次调用共享子空间，将刺激表征选择性转换为运动表征。如C1任务中，共享颜色子空间的信息先被激活，随后转换为共享轴1运动子空间的反应，且这种转换具有任务特异性（C1不激活轴2反应子空间）。

**任务信念调节子空间调用**：猴子通过更新内部任务信念（对当前任务的判断）灵活调用子空间。随着对C1任务信念增强，LPFC中共享颜色子空间的表征增强，形状子空间表征减弱（反之亦然），同时通过缩放神经表征（放大相关、抑制无关）减少干扰，促进任务执行。

综上，大脑通过组合调用共享的神经子空间，将任务分解为刺激分类和运动反应等子组件，实现多任务的灵活执行，为理解认知灵活性的神经基础提供了新视角。