工作记忆(Working Memory,WM)是指个体在执行认知任务时,对信息进行短暂储存和加工以指导下一步行动的记忆。前额叶皮层被认为在工作记忆中起了重要的作用。虽然已经有大量的研究关注工作记忆的神经机制,然而还存在一些重要的未解决的问题。首先,以往对工作记忆神经机制的研究都集中在视觉工作记忆,对听觉工作记忆神经机制研究较少。其次,前额叶皮层接受来自于多种感觉模态(例如视觉、听觉)信息的输入,处理涉及各种感觉模态信息的认知任务。那么在工作记忆任务中,前额叶皮层神经元采取何种分工和合作的模式参与视觉、听觉的工作记忆任务?为了回答这些问题,本论文以啮齿类小鼠为动物模型,训练小鼠完成听觉频率分辨工作记忆任务,并同时记录前额叶皮层(Prefrontal Cortex,PFC)神经元的电活动,分析神经元的电活动与动物行为之间的关系。结果发现,在动物完成听觉工作记忆任务时,有一部分前额叶皮层神经元不但对听觉刺激起反应,在刺激结束后的延迟期(delay period)仍然能保持高放电反应。这一结果说明前额叶皮层神经元在工作记忆的延迟期可能参与了对听觉信息的短暂存储。这与之前视觉工作记忆研究的结果是一致的。为了回答本文提出的第二个问题,我们训练已经学会听觉工作记忆任务的小鼠再完成一个视觉方位分辨的视觉工作记忆任务。当动物学会两个任务后,我们采用埋藏多电极记录的方法,在动物进行这两个任务的时候,对前额叶皮层神经元进行记录。我们的结果显示,绝大多数(78%)前额叶延迟期高放电神经元既在视觉工作记忆延迟期有高放电,又在听觉工作记忆延迟期有高放电,即既参与听觉工作记忆任务又参与视觉工作记忆任务,仅有少量的神经元仅参与听觉工作记忆任务(13%),或视觉工作记忆任务(9%)。这个结果强烈地提示我们,绝大多数的前额叶皮层神经元同时参与视觉工作记忆和听觉工作记忆任务。这个结果加深了我们对前额叶皮层功能及其工作方式的理解,也为今后更深层地研究大脑认知功能的神经机制奠定了基础。