工作记忆指的是脑内短暂保存和处理信息的能力,被认为是许多高级认知功能的核心成分。工作记忆的存储容量非常有限,但可以通过行为训练得到提升,然而工作记忆容量改变的神经元机制尚不清楚。研究表明,工作记忆任务A的训练不仅提高受试者对任务A的操作水平,而且也提高对未经训练的工作记忆B任务的操作水平。然而,这种训练效果迁移的神经元机制也不清楚。第一部分:视觉空间工作记忆的行为表征存在同侧视野优势工作记忆容量指的是脑内短时间维持信息数量的上限。有一种假设认为,两个大脑半球存在相互独立的工作记忆容量系统。为验证这一假设,本实验训练猴执行一系列的工作记忆任务,这些任务要求猴记住35个视觉刺激的位置和/或形状信息。我们检测当视觉刺激分布于同侧视野或分布于不同侧视野时,猴的行为操作是否存在差异。研究结果表明,当视觉刺激出现于同侧视野时更有利于位置信息的记忆,且不受行为任务的范式、猴的操作水平及所采取的策略影响。我们的结果不支持两个大脑半球同时存在相互独立的工作记忆容量系统的假设。这些结果提示,将简单视觉刺激进行组合、连接等精神层面上的操作,可能会抵消大脑半球相对独立的运行系统在处理工作记忆信息时的优势。这些结果揭示了工作记忆的一个重要属性,为建立工作记忆容量的理论模型提供参考。第二部分:前额叶神经元对视觉空间工作记忆容量的表征工作记忆可储存的信息量非常有限,但可以通过行为训练得到提升。研究表明,通过组合（grouping）、组块（chunking）之类的感知策略,受试者将简单但数目多的刺激转换成复杂但数量较少的项目（item）,进而提升工作记忆。然而,这种工作记忆效率提升的神经元编码机制尚不清楚。本研究训练猴操作工作记忆任务,要求猴在延缓期记住数量不等（15个）的位置信息。结果显示,猴的操作成绩随记忆负载的升高而下降,但可通过训练得到提高。有趣的是,前额叶神经元的放电频率随训练的进行、工作记忆容量的提升而下降,但神经元在延缓期放电活动的信噪比却有所增加。这一结果提示,工作记忆效率的提升与前额叶神经元在延缓期放电活动信噪比的升高相关。第三部分:工作记忆任务训练过程中前额叶神经元活动的变化行为训练对工作记忆的提升与前额叶皮层血氧水平的改变有关。然而,我们对这一改变的神经元机制知之甚少。先前的研究表明,猴前额叶皮层神经元活动随工作记忆任务训练而增强。不过,这些研究观察的是训练开始和训练结束时的两个时间段。为更好地评估工作记忆任务训练如何持续影响前额叶皮层活动,本研究运用64通道慢性电极阵列记录技术,同步记录猴在接受视觉空间工作记忆任务训练全过程的神经元活动。我们共记录到4537个对空间位置有选择性编码的多单位活动（MUA）。随着任务训练的进行,这些MUA在提示期和延缓期的发放频率逐步升高。并且,视觉刺激被动呈现时激活的MUA的数量和活动水平也同步提高。这些结果表明,行为训练的效果在主动任务和被动刺激之间的迁移会引起相应神经元活动的改变。第四部分:前额叶皮层神经元对基于努力的行为抉择的编码大鼠内侧前额叶皮层参与基于努力的行为抉择,但这种抉择的神经元编码机制知之甚少。并且,在诸多相关实验中,实验动物面临的抉择选项有限。本研究训练大鼠操作“付出越多-得到越多”的行为任务。大鼠将鼻探入“凸”形孔洞启动行为任务,并自主决定维持探鼻状态的时间长短。只要探鼻坚持时间超过800 ms,大鼠即可获得水的奖励;探鼻坚持时间越长,获得的水量越多。我们在内侧前额叶皮层中记录到1198个任务相关神经元。在这些神经元中,一些神经元在大鼠执行小努力的试验中发放频率更高,另一些神经元在大鼠付出大努力的试验中放电频率更高。以上结果表明,内侧前额叶皮层神经元编码基于努力的行为抉择。