科研进展丨探究大脑额叶皮层在工作记忆中的灵活控制

为探究大脑如何灵活地控制事件信息及其顺序，研究人员训练猕猴进行视觉空间位置序列的排序任务(图2)。在每个试次中，猕猴需要记住屏幕上闪现的1至3个视觉空间位置的序列，并在不同实验组中分别以正向（Forward）或逆向（Backward）的方式调整信息的顺序进行汇报。

图2：视觉空间位置序列排序任务。在每个试次中，一个包含1,2或者3个空间位置的序列（序列内的空间位置不会重复）会闪现在屏幕上。猴子需要记住呈现的序列，并且用正向（Forward）或者逆向（Backward）的方式汇报出来。

研究人员利用高通量电极阵列在猕猴额叶皮层记录大量的神经元活动，进行神经元群体分析发现，在额叶皮层中，存在可拆分的四个子空间：一个感觉信息子空间和三个记忆子空间；外界刺激首先进入公用的感觉子空间，其反映输入的空间位置信息，之后通过额叶的控制分别分配到不同记忆子空间，用于存储不同次序的空间位置信息（图3）。

明确了游玩的景点abc后,什么时候前往哪个景点该如何规划？结合各个景点的天气状况，灵活地调整旅行计划可以帮我们尽情地享受旅行的乐趣。同样大脑额叶皮层也会依据不同的任务条件，适时地将各个信息分配到相应的记忆子空间进行储存。比如序列abc，a信息在正向任务中，在第一个刺激出现进入感觉空间后即被分配到记忆子空间-1；而在逆向任务中，会被分配到记忆子空间-3中，由于序列长度的不确定性导致分配进子空间的时间产生延迟。同时，这种信息分配和排列的机制不仅适用于处理长度为3的序列，还可以扩展到其他长度序列的条件（图3）。

图3： 信息在额叶皮层在空间上和时间受到灵活的控制。虽然输入的信息都是同样的(abc)，它们会先进入一个共同的感觉子空间，然后根据不同的任务条件下在不同的时候被分配到不同的子空间。