序列运动学习是人类获得新技能的重要能力之一,如日常生活中说话、写字、弹琴、开车等行为的流畅完成都基于序列运动学习,而一些功能性脑病患者因学习及执行序列的能力受损,给生活带来了极大的不便,但目前我们仍不能很好地解释大脑是如何计划、执行和调控动作序列的。之前有研究表明,前额叶皮层是计划序列行为的关键区域,但相关的神经机制并不清楚。为了探究这一问题,我们以非人灵长类猕猴为实验对象,设计了包含多个层级的序列眼跳行为范式,结合电生理记录、微电流刺激及可逆药物失活来探索前额叶眼动区（frontal eye field,FEF）及背外侧前额叶皮层（dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC）在序列眼跳中的作用及机制。我们在猕猴执行“左-左-右-右”（“LLRR”）序列眼跳任务时对FEF脑区进行电生理记录,发现41.1%的神经元对眼跳的方向选择性编码在序列眼跳中发生动态变化。超过半数的神经元表现出与序列相关的放电活动:26.0%对序列的第一个动作（启动细胞）或最后一个动作（终止细胞）有较强的放电;而28.3%对子序列切换前/后有较强的放电（中间切换细胞）。此外,这些序列相关的活动受到不同引导模式（视觉引导vs.记忆引导）的影响,69.0%的神经元对同一动作元素的反应在两种引导模式下表现出了显著差异。为了进一步检测FEF与序列眼跳行为之间的因果联系,我们在猕猴执行序列眼跳期间,对FEF进行微电流刺激来观察干扰一小部分聚类性神经元对序列任务的影响,我们发现序列执行时电刺激诱发眼跳的阈值高于注视点任务时的阈值,当微电流刺激诱发的眼跳与序列执行过程中的眼跳一致时会被整合到序列任务中,不一致时则会被忽略掉。失活整个FEF脑区,则严重影响序列眼跳的执行:正确率显著下降、序列执行总时长显著增加,且对记忆引导的序列眼跳任务影响大于视觉引导的序列眼跳任务。此外序列中各次序眼跳的受影响程度也不同,其中对失活一侧记忆引导的第一个对侧眼跳影响最大。这些结果揭示了FEF以动态方式编码序列信息,并在序列眼跳的规划和执行中起着关键作用,但一小部分微电流刺激的神经元不能改变整个序列执行的结构提示序列的执行需要多个脑区共同参与,而FEF很可能位于序列执行脑区网络的底层,更接近于行为输出端。为了探索序列执行的高层调控机制,我们进一步考察了DLPFC脑区如何参与序列眼跳的执行。34.9%的神经元对眼跳的方向选择性编码在LLRR序列眼跳中发生动态变化。63.2%神经元表现出与LLRR序列相关的放电活动:33.2%对LLRR序列的起始或结束有较强的放电;而30.1%对子序列切换前/后有较强的放电（中间切换细胞）。在原有LLRR序列基础上,增加了RRLL序列作为对照,从而可以有效地将神经元划分为序列细胞,子序列细胞和元素细胞三类。结果发现DLPFC神经元在多种层级编码序列眼跳:14.0%在序列层级（序列特定次序）、42.5%在子序列层级（子序列始末）及32.9%在元素层级（特定方向或动作）。并且,65.0%序列相关神经元表现为对序列或子序列第一个眼跳的发放显著高于或低于其他次序眼跳,暗示DLPFC有可能参与编码序列的启动。失活左侧或右侧DLPFC都导致记忆引导序列眼跳的第一个眼跳潜伏期显著增加,而不影响其他次序眼跳,再次证明DLPFC与序列的启动有关。总的来说,我们的研究结果表明,序列眼跳的执行可能由多个脑区形成的分层网络共同参与,其中FEF和DLPFC均参与了序列眼跳的动态编码,但FEF处于执行序列眼跳网络的较低层级,接近动作的输出端,而DLPFC可能位于网络的上游,更多参与控制序列的启动。