幾十年來，神經科學始終建立在一個幾乎不言自明的前提上：大腦需要穩定的神經編碼。某些神經元負責識別特定形狀，某些細胞對應空間位置，還有一些參與動作控制。換句話說，如果外部世界沒有改變，那么大腦內部負責表征這些信息的神經元，也應該保持相對穩定。正因為如此，人類才能持續識別同一張臉、記住同一個地點，并維持穩定的行為與記憶。

但過去十多年里，一系列研究卻逐漸動搖了這一經典圖景。

2012年，哈佛大學博士生勞拉·德里斯科爾（Laura Driscoll）開始追蹤小鼠大腦中的單個神經元活動。她原本只是想驗證一個“穩定基線”——觀察哪些神經元會在小鼠執行同一任務時持續保持相同響應。實驗中，小鼠需要在虛擬迷宮中反復導航，而研究人員則長期記錄其頂葉皮層中的神經活動。按傳統理論推測，只要任務不變，負責編碼迷宮位置的神經元就應該長期穩定。

結果卻出乎意料。第一天在迷宮某個位置強烈放電的細胞，幾周后可能幾乎不再響應；而原本沉默的神經元，卻開始對同樣位置產生激活。更關鍵的是，小鼠本身并沒有發生明顯變化，它們仍在走相同路線、完成相同任務，行為表現始終穩定。變化的，只有神經元本身的活動模式。

德里斯科爾后來回憶，當時她幾乎以為實驗出現了嚴重錯誤，因為結果“完全違背了所有人的預期”。

2017年，這項研究發表后，一個后來被稱為“表征漂移”（representational drift）的概念開始受到廣泛關注。所謂“漂移”，指的是神經元對同一刺激、同一行為乃至同一環境的響應方式，會隨著時間持續變化。也就是說，大腦內部的神經編碼并不像人們想象中那樣固定，而更像一個不斷重組的動態系統。

這一發現之所以引發巨大震動，是因為它挑戰了現代神經科學許多最核心的理論基礎。20世紀50年代，大衛·休貝爾（David Hubel）與托斯滕·維澤爾（Torsten Wiesel）發現視覺皮層中的神經元會對特定方向和形狀產生選擇性響應，這一工作奠定了“功能特異性神經元”的經典模型。隨后，約翰·奧基夫（John O’Keefe）提出“位置細胞”理論，認為海馬體中的某些神經元會在動物位于特定空間位置時激活。后來，“記憶痕跡（engram）”理論進一步認為，記憶會以穩定神經元群體的形式儲存在大腦中。甚至已有實驗表明，人工刺激特定海馬神經元，可以重新喚起對應記憶，而抑制這些細胞則會削弱記憶提取。

Torsten Wiesel (左) David Hubel（右）

因此，“漂移”的出現，似乎觸及了一個根本問題：如果負責記憶和感知的神經元一直在變化，那么記憶本身究竟儲存在什么地方？

事實上，在德里斯科爾之前，已經有研究者隱約觀察到類似現象。2000年代初，挪威科維理系統神經科學研究所的克利福德·肯特羅斯（Clifford Kentros）在長期記錄海馬體活動時，也發現神經元對空間位置的響應會隨時間改變。他最初同樣認為這是實驗誤差，但即使重復實驗，這種不穩定性依然存在。肯特羅斯后來形容，大腦“并不像你以為的那樣運作”。

隨著技術進步，越來越多研究開始在不同腦區觀察到類似現象。除了海馬體之外，視覺皮層、嗅覺皮層等區域也出現了表征漂移。例如，在負責氣味處理的梨狀皮層中，研究人員發現，一個月后，小鼠神經活動模式已經與最初幾乎無法對應。

這尤其令人困惑，因為嗅覺識別通常被認為需要極穩定的神經編碼。如果神經元一直變化，大腦為何仍能穩定識別“咖啡味”或“煙味”？

隨著越來越多證據積累，神經科學界開始逐漸接受：漂移可能并非實驗誤差，而是大腦真實存在的性質。與此同時，新的問題也變得更加復雜。如果神經元活動一直在變，人類又為何能維持穩定的感知、行為與身份認同？

目前，一個重要觀點認為，真正穩定的，也許是整個神經元群體形成的整體結構。德里斯科爾最早的研究其實已經顯示，雖然單個神經元會不斷改變響應方式，但更高層級的群體活動模式卻相對穩定。這種觀點意味著，大腦可能比傳統模型更加“分布式”。記憶、認知和感知，并不是由某個固定神經元承擔，而是由一個持續流動、不斷重組的網絡共同維持。

那么，這種漂移本身是否具有功能？

其中一個重要方向與“時間”有關。部分科學家認為，漂移可能幫助大腦為記憶打上時間標簽。例如，當小鼠在短時間內連續經歷兩個事件時，大腦往往會使用相似神經元群體來編碼這些經歷；但如果兩個事件相隔較久，則會調用不同細胞群體。研究者認為，這種逐漸變化的神經表征，可能幫助大腦區分“剛剛發生”和“很久以前”的事件。

還有研究者認為，漂移可能與記憶更新機制有關。因為如果同一批神經元永遠承擔同一功能，大腦將很難整合新的經驗。持續變化的神經編碼，反而為系統留下了吸收新信息的空間。

但爭議依舊存在。一些研究并未發現明顯漂移。例如，加州大學伯克利分校的邁克爾·亞爾采夫（Michael Yartsev）在蝙蝠研究中發現，海馬體神經元在數周內依然高度穩定。由于蝙蝠擁有極強空間記憶能力，他認為很多所謂“漂移”，可能只是實驗中沒有嚴格控制行為變量造成的結果。即便動物看起來執行的是同一個任務，速度、注意力、警覺狀態甚至身體姿態等細微差異，都可能改變神經活動模式。運動皮層研究中也有人發現，只要足夠嚴格地控制行為條件，神經元活動與行為之間其實能夠保持長期穩定。

因此，現在領域內真正的爭論已經不再只是“漂移是否存在”，而是哪些變化是真正的神經重組，哪些只是行為和內部狀態變化帶來的表面現象？

不過，無論爭議如何，這一方向已經開始影響腦機接口與人工智能研究。現代AI系統存在一個經典問題——“災難性遺忘”，即學習新任務后容易丟失舊能力。但生物大腦似乎能在持續變化中保持長期穩定。研究者因此開始懷疑，也許這種“穩定中的漂移”，恰恰是大腦避免遺忘的重要機制。對于腦機接口而言，如果神經元編碼會隨時間漂移，那么長期植入設備就不能依賴固定信號映射，而必須具備持續自適應能力，否則設備最終將逐漸失效。

一位研究者將“表征漂移”比作物理學中的暗物質發現：它讓人意識到，大腦真正的運行機制，可能遠比既有理論更加復雜。從某種意義上說，這項研究告訴我們，大腦中的穩定，也許從來都不是靜止的。

編譯來源：

https://www.nature.com/articles/d41586-026-01554-0