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在生物生命中的每一刻，身體都充滿著各種感官訊號。而生物之所以能處理這些資料，是因為大腦——它透過一種被稱為「分類」的過程，將雜亂、嘈雜且資訊豐富的世界轉化為人們可以理解並能套用經驗處理應對的各種概念。
人們對世界的分類其實相當具有靈活性。在神經科學的傳統觀點中，通常認為分類發生在感覺處理的最後階段，大腦接收資訊，然後解碼，並與記憶相匹配。但這個觀點無法解釋大腦處理相近聲音時，為何會根據不同場合產生不同的分類結果。
在《Nature Reviews Neuroscience》期刊上，兩位頂尖神經科學家 Lisa Feldman Barrett 與 Earl Miller 針對這個問題，提出了他們對大腦功能與結構的最新理解。他們合作提出了一個新視角，描述大腦如何持續根據感官與記憶，時刻重構自身的分類。
圖 1：分類的傳統觀點。
研究人員認為，大腦是根據身體的生存需求，將這些類別投射到世界上。在人們意識到自己的感官印象之前，大腦已經在為身體準備維持生理系統能量資源的行事方式。因此，大腦的預測——而非感官資訊的累積效應——最終塑造並限制了人們對世界物體與特徵的分類方式。
在這個框架中，分類並非發生在大腦的特定區域，而是在整個器官及更廣泛的範圍內。為了理解生物體如何形成類別，神經科學家必須從頭到腳全面考察神經系統。
重量級比賽
多年來，這兩位有影響力的神經科學家一直處於同一領域，但從未直接合作過。
Miller 透過測量大腦中的高階電活動模式，以更深入了解一種稱為「預測編碼」的神經計算模型背後的機制。預測編碼認為，人們的感官是大腦對環境的預測結果，而非被動接收感官訊號所建構的場景。
通常情況下，當人處於正常的感官環境中，且沒有新訊號輸入時，大腦會生成關於環境的預測訊號（稱為回饋訊號），這些訊號將主導傳入的感官資訊（即「前饋」訊號）。但如果發生了一些意外情況——即事件偏離了預測模型——那麼傳入視覺皮層等感官前饋訊號就會與預測性回饋訊號發生衝突。
圖 2：類別建構中的預測訊號流。
這種差異會導致預測誤差。當感官訊號違背了預測模型時，它們可能以「驚訝」的感覺形式進入意識體驗之中。
在 Barrett 的工作中，她將預測與預判的概念應用於人們對情緒的理論理解。在她看來，情緒類別——如恐懼、快樂、憤怒——類似於神經系統生成的預測性「行動方案」，用以激活過去曾對人們有益的行為。
傳統上，人們認為情緒是天性固定於特定神經迴路中的。而 Barrett 的研究幫助表明，人們的情緒類別是根據來自身體內部與外部環境的訊號共同建構而成的。
2025 年，Barrett 聯繫了 Miller，兩人約定共同建構一種新的分類框架——超越傳統的檔案櫃模式，融入他們關於預測與自適應的理論。
適應性分類
作為動物，人類必須適應在變化中生存——無論是變化的環境，還是變化的身體。由於能量、時間等資源的限制，人類必須採取捷徑來維繫生存，而這正是類別的作用所在。
Barrett 表示，分類的功能是利用與新情境類似的過往經驗，來維持身體系統正常運作的行為。其中也包含了一套行為準則，即人們該如何利用經驗來與新情境進行互動。
但類別是如何形成的呢？根據傳統觀點，隨著時間推移，人們的經驗會建構出一系列概括性的屬性，從而形成一個類別。不過，這兩位科學家認為，在感官尚未辨識出傳統類別之前，大腦會利用類似過去情境的記憶來預測適用於新情境的一系列行為。
不妨想像一下，一個人正走在路上，而此時腿被什麼東西碰觸了一下。若身處安全的環境，這可能沒什麼。但如果此時身處完全陌生的林中，周圍是環繞的高草叢，你會感覺身體的呼吸與心跳比平常更為急促。這是一種緊張感，大腦在此時已經認為環境中存在潛在威脅，因此與平常完全無異的碰觸就會被劃分到完全不同的類別中。
兩位科學家的研究基於他們實驗室及多年來其他研究中的解剖學、電生理學和腦成像研究結果。他們提出了一個論點：分類是一種持續的預測工具，神經系統透過它引導行為以維持生物體的存活。
圖 3：調節恆定性的內在腦網路。
證據來自於神經元層面。他們引用的研究展示了大腦連接結構如何偏向預測訊號而非感官訊號。例如，促進內部訊號回饋流動的神經元之間的連接遠多於處理來自感官前饋訊號的神經元之間的聯繫。即使在視覺皮層內，90% 的突觸連接也促進回饋訊號傳遞。這表明大腦的結構是用來預測類別、感知和行為的，而不是對刺激做出反應性分類。
相關連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cne.23458
根據這兩位科學家的觀點，腦中傳遞的資訊波之間的相互作用，或可解釋同一組外部感官訊號在不同情境下被不同分類的原因。
無所不在
Barrett 與 Miller 的框架核心組成部分是大腦中預測訊號的起源。在大多數關於視覺分類的神經科學文獻中，皮層的整合區域（位於大腦外表面）被認為是預測預期的來源。不過他們採取了不同的策略：把邊緣核心當作這些預測訊號的來源。
圖 4：大腦皮層的邊緣-感覺細胞結構梯度。
邊緣核心包括大腦深處的結構，這些結構將傳遞來自身體資訊、感官、記憶和更高層次認知功能的訊號結合在一起。這個整合網路既接近又高度連接下丘腦。
由於下丘腦有助於向大腦皮層——大腦最外層的褶皺層，負責執行控制等高級認知——提供身體能量狀態的資訊，作者假設邊緣核心有助於大腦預判身體能量需求的能力。
邊緣核心是內部與外部訊號壓縮匯總的交匯處。你可以把神經系統想像成兩個漏斗，形狀像蝴蝶結，它們在最窄處相接——即邊緣核心，也就是壓縮最高的點。
正如視覺資訊在穿越視覺皮層並深入大腦時被壓縮一樣，生理訊號在從身體經過迷走神經進入大腦時也會被壓縮。隨後它們到達邊緣系統核心，與壓縮感官資訊整合。這些訊號共同生成一個合適的類別及其相關行為。
後續根據訊號類別，預測回饋訊號與壓縮感官前饋訊號的相互作用將在任何神經區域發生。
Barrett 與 Miller 呼籲人們拋開那種將類別像文件一樣存放在大腦中的模式。他們表示，從大腦壓縮感官資訊的結構方式，到它預測並準備身體做出反應的過程，分類早已「內化」其中。這是神經系統的核心組織原則，它借助記憶、感知和行為，幫助人們在資訊豐富的世界中更好地生存。