2025年4月9日，《Science Advances》（IF=11.7）上发表了一篇题为“Neural gain modulations in visual cortex reflect behavioral prioritization in working memory”的文章。该研究首次利用计算神经影像技术，成功解码并分离了多项工作记忆内容在不同优先级下的大脑神经反应。研究发现，在初级和高级视觉皮层中，神经反应的增益随着记忆项优先级的提升而增强，进而提高了高优先级信息的解码精度与稳定性。更重要的是，额叶皮层的延迟期活动变化可以预测视觉皮层中记忆表征精度的个体差异。此项研究揭示了由额叶反馈调控视觉皮层神经增益的机制，为理解大脑如何按行为相关性分配工作记忆资源提供了关键神经学证据。

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本研究采用功能性磁共振成像（fMRI）结合贝叶斯解码模型的方法，研究人类如何在工作记忆（WM）中根据项目优先级分配资源。实验设计中，参与者在记忆延迟期间需记住两个不同优先级的目标位置。研究者基于概率人口编码理论构建生成模型和解码器，能够在单次试验水平上同时提取两个项目在视觉皮层中的位置记忆表征及其不确定性，同时结合额叶、顶叶等脑区的延迟活动，对资源分配的控制机制进行全脑建模分析。

图7. 高级皮层区域的延迟期活动预测了解码工作记忆（WM）表征的质量。(A) 我们使用每轮试验中解码出的不确定性量化总体工作记忆资源和工作记忆优先级。此处的示意图说明了在另一个变量保持不变的情况下，总体工作记忆资源或工作记忆优先级可能如何变化。(B至D) 中，皮层表面展示与总体工作记忆资源和工作记忆优先级波动相关的簇分别用黄色和红色标记。在这里，使用从v3AB解码的不确定性来计算总的WM资源和WM优先级。对于总WM资源（黄色），我们确定了显著的集群在（B）双侧顶叶皮层，从v3AB开始并覆盖几乎整个iPS，（c）前额叶皮层中的几个区域，包括sPcS、iPcS和LPFc，以及（d）双侧Pit中的集群。对于WM优先级（红色），确定的集群仅限于（c）双侧sPcS和（d）右侧Pit。（E）右sPcS的延迟期活动与记忆引导的眼动反应时间相关。散点图用于可视化展示，试验按每个参与者的延迟期反应四分位数进行分组。

研究人员发现，视觉皮层中神经增益的高低反映了被记项目的优先级，高优先级项目的神经响应增益更高，其位置记忆的解码误差和不确定性也更低。这种神经差异在参与者的行为表现中得以体现：高优先级项目记忆更精确、反应更快速。前额叶皮层（如sPCS）在延迟期的激活程度能够预测资源如何在两个项目间分配，支持了前额叶通过反馈调控视觉皮层记忆增益的模型。

未来研究可以扩展该贝叶斯生成—解码框架，以探究多个特征、多种感官信息或自然场景下的联合表征方式。此外，本文的神经机制模型可为理解注意力与记忆相互作用、决策中不确定性信息的使用提供理论基础和计算工具，也可能对认知障碍相关疾病（如注意缺陷或记忆障碍）诊断提供新的神经指标和干预靶点。

参考文献：

Hsin-Hung Li et al. ,Neural mechanisms of resource allocation in working memory.Sci. Adv.11,eadr8015(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr8015

资讯来源：

https://medicalxpress.com/news/2025-04-brains-multiple.html

解读成员 | 范美怡

审核成员 | 张航