近日,四川师范大学脑与心理科学研究院教授刘强和助理研究员田云等合作完成的研究论文“Intrinsic Functional Architecture Reflects Individual Differences in Passive Working Memory: An Exploratory Resting-State fMRI Study”在神经影像学知名期刊Human Brain Mapping发表。该研究从静息态脑网络连接的角度,探讨了个体离线工作记忆能力差异的神经基础。
你是否有过这样的体验:刚刚看到的信息并没有一直在脑海中反复默念,但等到需要时,它又能被重新“叫出来”。这类暂时退到后台、没有明显持续神经活动却仍能被提取的信息状态,被称为离线工作记忆,也与“活动静默”工作记忆理论密切相关。
传统观点认为,工作记忆像一盏持续亮着的灯:只要信息仍被保持,相应神经活动就会持续存在。但近年来的研究提示,大脑也可能以更“节能”的方式保存信息——工作记忆内容未必始终处于前台,而可能暂时隐藏在大脑功能连接状态中,并在需要时被重新激活(图1)。
由于 fMRI 所依赖的血氧信号反应存在延迟,难以直接捕捉网络连接状态的瞬时重构,研究团队换了一个角度:如果一个人大脑在安静休息时的网络架构本身更适合维持“后台信息”,那么这种静息态网络特征是否能够反映他的离线工作记忆能力?

图1 离线工作记忆的神经痕迹较难捕捉
研究共纳入151名健康成人。参与者先完成静息态功能磁共振和结构磁共振扫描,随后完成序列变化检测任务。任务中,两组彩色方块依次出现:第二组方块很快被测试,反映在线工作记忆;第一组方块则需要在加工第二组信息的过程中被暂时搁置,最后才被测试,因此更能反映离线工作记忆(图2)。

图2 序列变化检测任务测试离线工作记忆表现
结果显示,个体离线工作记忆表现的差异与多个大尺度脑网络间的连接有关,涉及背侧注意网络、控制网络和感觉运动网络。这些网络可能在离线工作记忆中承担不同角色:背侧注意网络类似“注意雷达”,负责选择和监控相关信息;控制网络类似“调度中心”,可能参与维持任务目标、抑制干扰;感觉运动网络则可能为动作反应相关表征提供支持。
进一步的Granger分析显示,在群体层面,这些网络呈现出从背侧注意网络到控制网络、再到感觉运动网络的时间预测模式(图3)。这一结果提示,与离线工作记忆表现相关的大脑网络可能存在一种从注意监控到认知控制,再到感觉运动表征的组织关系。需要注意的是,Granger分析所揭示的时间预测模式并不等同于真正的神经因果关系,因此不能简单理解为某个脑网络直接“指挥”另一个脑网络。

图3 大脑内在连接反映离线工作记忆表现差异
此外,结构MRI的补充分析显示,感觉运动网络中特定脑区的皮层厚度与离线工作记忆表现存在相关,且在空间上与功能结果存在重合。上述结果提示,离线工作记忆的行为输出不仅依赖于大脑的功能特征,还可能受到局部皮层形态学特征的结构约束。
总体而言,这项研究提示,大脑工作记忆能力不只体现在任务进行时大脑哪些区域被“点亮”,也可能早已写在大脑安静休息时的网络连接方式里。大脑在“安静待机”时的内在网络架构,或许正是理解个体离线工作记忆能力的一把重要钥匙。
文献引用及全文DOI链接请参考文末:
Tian, Y., J. Chen, Z. Li, L. Gong, and Q. Liu. 2026. “Intrinsic Functional Architecture Reflects Individual Differences in Passive Working Memory: An Exploratory Resting-State fMRI Study.” Human Brain Mapping 47, no. 10: e70597. https://doi.org/10.1002/hbm.70597.
编辑:脑与心理科学研究院