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工作记忆被广泛定义为一个容量有限的认知系统,用于短时存储和加工外界的信息以支持人类的认知和外在行为。工作记忆系统帮助我们理解所看到的、听到的和感触到的外界的信息,是人认识外界、与外界交往的基础。因此,对工作记忆的研究一直是认知神经科学领域的热点。过去几十年里,研究者致力于揭示工作记忆的神经机制,设计了常用的工作记忆实验范式,如延迟匹配样本任务、变化探测任务和N-back等,测算得平均工作记忆容量约为3到4个客体。研究者提出了工作记忆的三个处理阶段,即信息编码、信息维持和信息提取。通过高时间精度的脑电(Electroencephalogram,EEG)和事件相关电位技术(Event-Related Potential,ERP),以及高空间精度的功能核磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)技术,研究者发现了工作记忆相关的顶中部P300成分、额枕叶的慢波成分和alpha波活动,以及大脑额顶网络激活。本文采用脑电ERP、ERP-fMRI同步采集以及经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation,TMS)探究客体信息在工作记忆中的维持与提取两个阶段的工作机制。1、基于ERP探究客体信息在工作记忆中的维持机制。在工作记忆维持阶段,无关信息会对当前任务相关信息的记忆产生影响。已有的注意负荷理论认为选择性注意受到记忆负荷的影响,且分为早期和晚期两个阶段。为此,本研究调节记忆负荷,采用ERP手段,研究工作记忆负荷与无关情绪干扰间的相互影响,以及这种相互影响是发生在早期阶段还是晚期阶段。我们采用延迟匹配样本任务,变化记忆负荷为1到6个客体,同时无关情绪干扰采用正性、负性和中性三种面孔。行为结果表明高负荷条件下被试反应准确率下降、反应时延长。负性面孔相对于其它面孔激发了更大的额叶N1和枕叶P1活动,意味着大脑对负性面孔的注意警觉和早期感知处理。然而,高工作记忆负荷抑制了对无关面孔的处理,表现在降低的N1幅值和延长的P1潜伏期。同时在负性面孔条件下,N1激活在高低负荷下差异值和行为反应时在高低负荷下差异值呈现负相关,意味着被试对负性面孔的抑制更多,反应时代偿越低。此外,工作记忆维持晚期阶段的脑电成分,如顶叶P300、额枕叶慢波成分并未表现出情绪的干扰效应。总之,我们发现工作记忆负荷调制了大脑对无关情绪干扰物的早期注意和感知过程。2、基于同步ERP-fMRI和TMS技术探究客体信息在工作记忆中的提取机制。被试工作记忆的表现除了受限于记忆的正确维持,还受限于记忆的正确提取。原有理论认为客体特征和空间位置是绑定在一起进行存储和提取的,为此本研究操纵客体的空间位置和工作记忆负荷的变化,探究这两者对于客体颜色信息提取和变化探测的影响。结果表明在高负荷条件下,客体位置不一致显著降低了被试对颜色信息提取和判断的正确率,并延长了反应时。这个结果支持了空间位置一致性优势效应,并表明这种现象只出现在高负荷条件下。同时空间位置一致性条件激活了更大的大脑后部双侧N1成分、更大的右侧额下回激活和更大的右侧缘上回抑制活动。ERP-fMRI融合分析表明客体位置信息相关的N1成分来源于右侧缘上回。进一步,我们对右侧缘上回和右侧额下回分别进行TMS刺激,结果印证了这两个脑区的确与客体空间位置一致性优势效应有关。3、对比不同参考电位在ERP-fMRI同步测量实验中对ERP结果的影响。在ERPfMRI同步测量实验中,平均参考(Average Reference,AR)和连接耳参考(Linked Mastoid,LM)仍是脑电ERP分析中常用的参考方式,即使已有研究表明这两种参考方式会影响脑电ERP的结果。我们借助于MRI构建被试真实头模型,以及电极膏在MRI中的伪影构建被试真实电极分布,采用参考电极标准化技术(Reference Electrode Standardization Technique,REST)计算出较为精确的零参考电位。结果与我们预期相同,不同的参考方式不会影响脑电成分(N1和P300)的地形图,但是会改变脑电成分在不同条件之间的差异。LM减弱了P300成分的工作记忆负荷效应,AR消除了N1成分在左后侧电极的客体位置一致性效应。参照脑电溯源分析、fMRI以及独立ERP实验的结果,我们发现零参考方式下的ERP结果更加完整和可靠。为此,我们推荐真实头模型构建的零参考方式作为ERP-fMRI同步测量实验中脑电数据分析的理想参考模式。综上所述,本论文采用ERP、ERP-fMRI同步和TMS技术探究了客体信息在工作记忆中的维持和提取两个阶段的工作机制,揭示了在记忆维持阶段,工作记忆系统对外界无关干扰信息的早期抑制作用,也揭示了在记忆提取阶段,客体颜色-空间信息的绑定效应。此外,本论文还采用了新的脑电参考技术,探究不同参考方式对于ERP结果的影响,表明了零参考电位方式更加适用于ERP-fMRI同步测量的数据。