人类的语义记忆系统存储着各种各样的关于世界的知识，是人类的核心认知系统之一，支持着学习、决策、以及社会交往等各种复杂的认知活动。语义知识的获得涉及多种模态的信息：视觉、听觉等感知觉信息以及语言信息。不同信息分布式存储在感知觉和语言加工区域，而颞极（temporal pole）作为语义记忆系统的中枢，与各信息加工区域相连接，在整合多模态信息、形成可泛化的语义知识中发挥着关键作用。但是，是什么样的先天机制支撑着人类复杂语义系统在生命初期的萌芽，并在日后得以充分发展的，目前仍未知。郁曦课题组与毕彦超课题组对该问题进行研究，并在Nature Communications上在线发表题为“Innate network mechanisms of temporal pole for semantic cognition in neonatal and adult twin studies”的研究论文。该研究创新性地结合了新生儿脑功能成像技术与基于成人双生子设计的遗传研究，揭示了人脑中存在支持语义记忆的神经网络机制的先天性基础。

1. 新生儿大脑中存在成人语义记忆脑网络的雏形

研究者首先基于成人静息态功能连接数据进行聚类分析，发现成人语义记忆脑网络的中枢——颞极，可以分为三个亚区（背侧、腹内侧、腹外侧），并且分别与支持听觉语言、视觉情绪和多模态语义信息加工的脑网络存在特异性连接。有趣的是，研究者发现，新生儿（出生在4周内）颞极已存在和成人相似的分区模式，其中背侧和腹外侧颞极与相对应网络的特异性连接模式与成人相似。这些发现提示人类语义记忆系统的神经网络机制在出生不久已具备雏形，具有先天性。

2. 语义记忆脑网络的连接特征具有显著遗传性

研究者进一步推测，这些在新生儿大脑中发现的特异性连接模式，受到一定的基因调控，即具有遗传性。因此，研究者基于成人双生子的静息态功能影像数据，结合结构方程模型进行遗传建模，发现背侧和腹外侧颞极与相应网络之间的特异性功能连接的个体差异受到了遗传影响。相较之下，腹内侧颞极的连接更多受到共同环境影响。此外，在网络节点尺度上，双生子遗传效应与新生儿连接模式先天程度效应存在显著关联。该结果支持了研究者的假设，即语义记忆系统的脑网络机制在出生时即已由基因“预设”。

3. 语义记忆脑网络的连接特征与语义加工功能密切相关

最后，研究者们对语义记忆系统中颞极亚区功能连接的认知功能进行了评估。基于成人双生子的听觉语言理解任务态数据，研究者们重复验证了静息态连接结果。更为重要的是，背侧和腹外侧颞极与其偏好神经网络之间连接模式可以有效预测该颞极亚区在语义理解任务上的功能激活强度及行为表现。该结果证实了先天存在、受遗传影响的网络连接特征在语义加工中的认知功能。

综上所述，该研究发现以颞极为核心的多模态语义加工脑网络在出生时就已经初步形成，并受到遗传因素的调控，证实了人脑语义记忆系统的先天机制（见附图）。该语义知识脑网络在人类发育初期的形成，为儿童概念知识的高效学习和发展提供了神经发育的“支架”，也是人类高级认知活动的核心发展基础。

附图 以颞极为中枢的先天性语义记忆脑网络机制示意图

郁曦副教授和毕彦超教授为该论文共同通讯作者，郁曦课题组在读博士生朱子良和毕彦超课题组已出站博士后（现河北师范大学讲师）杨慧超博士为共同第一作者。毕彦超课题组博士后温浩杰博士，已出站博士后（现台湾马偕医学院助理教授）洪锦怡博士以及心理学部胡月琴教授对该研究也作出了重要贡献。该研究得到了科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、北京师范大学中央高校基本科研业务费等项目的资助。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41467-025-58896-y