工作记忆(workingmemory,WM)是大脑在完成认知任务过程中负责暂时储存和加工信息的认知系统,是学习、推理、决策等高级认知功能的重要过程。对于工作记忆的神经机制的研究,一直是神经生物学的研究热点。在过去的几十年,对工作记忆神经机制的研究主要是以灵长类动物为模型,集中在视觉系统和触觉系统。在PFC、顶叶皮层和感觉皮层都发现了与工作记忆行为相关的神经元电活动。然而对于听觉工作记忆的神经机制,我们了解的还非常少。特别是在过去的几十年,在听觉声音频率信息的编码方式及神经通路方面已经做了大量的工作并且取得了重要的进展,然而声音频率信息是如何被短暂储存?对于这个重要的问题我们还知之甚少,其中一个重要的原因就是,与视觉工作记忆任务相比,训练灵长类动物完成听觉工作记忆任务非常困难。因此,本论文以啮齿类小鼠为模型,研究听觉工作记忆的神经机制。首先,我们成功的建立了小鼠听觉工作记忆行为模型,训练小鼠完成听觉频率延迟匹配任务(delayed match to sample tasks),采用在体埋藏多通道电极的方法,在动物完成任务前、完成任务过程中、以及动物学会任务在很好完成任务时,记录PFC和AC神经元的电活动。我们发现,在听觉工作记忆的延迟期(delay period),PFC神经元保持延迟期的持续放电,这个结果与以往在灵长类的研究是一致的。AC神经元在刺激结束后的延迟期也有放电,但是持续的时间较短(<1s)。在行为的决策阶段,PFC和AC神经元的电活动都与动物的决策相关。在行为训练前,被动的给予动物与任务中相同的听觉刺激,我们在PFC和AC没有发现上述的反应特性,证明上述的反应特性是行为任务相关的。我们还在动物学习听觉工作记忆任务的过程中记录了PFC和AC神经元的电活动,发现上述行为相关的放电特性是逐渐发展起来的。本论文的第二部分,我们采用埋藏多电极的方法,在动物清醒的状态下,考察小鼠PFC和AC神经元对视觉和听觉刺激的多模态反应特性。我们的结果发现,在PFC,绝大多数对视觉或听觉刺激反应的感觉神经元均为视-听多感觉神经元(79.88%)。在AC,我们也同样的发现,绝大多数对听觉刺激反应的神经元也对视觉刺激起反应(76.67%),这与之前在麻醉动物上的研究有很大的不同。以往对大脑认知行为的神经机制的研究大多是在灵长类动物上进行的。然而,由于容易进行基因操作等特点,啮齿类动物小鼠是神经科学研究的重要动物模型。本论文以小鼠为模型,研究了 PFC和AC在动物完成听觉工作记忆时的反应特性以及这两个脑区的视-听多感觉特性,这一研究也将为我们为今后利用小鼠模型深入研究工作记忆以及多感觉整合的神经机制打下基础。