发表论文

近日，学科中心学术委员会委员陈辉教授课题组团队与学科中心副主任秦鹏民教授团队合作在《Nature Communications》发表了题为 “Neural Dissociation of Attention and Working Memory through Inhibitory Control” 的研究论文。该研究系统揭示了注意与工作记忆分离的神经机制，首次为陈辉教授实验室提出的“工作记忆再选择（memory reselection）”理论模型（Fu et al., 2023, Trends in Cognitive Sciences）提供了直接的神经机制证据。

传统观点认为，注意和工作记忆编码是紧密相连的认知过程，二者依赖于共享的神经机制，即被注意到的信息会自然进入工作记忆并得到存储。然而，陈辉教授课题组近年来的系列研究证明，即使是已经注意并使用过的信息，工作记忆系统仍然会对其进行选择性存储。基于此，课题组提出了“工作记忆再选择”理论模型，认为对于那些已被注意选择的信息，还存在第二轮的记忆选择，该过程最终决定了哪些信息可以被长久存储。本研究基于该理论进一步提出：注意选择与工作记忆编码是两个不同的认知阶段，二者在神经层面并非必然绑定。

基于课题组长期发展的属性遗忘（attribute amnesia）范式，本研究在实验设计上系统分离了“注意加工”与“工作记忆编码”两个阶段，使研究者能够在不改变刺激物理属性的前提下，直接比较 pre-surprise 条件（注意但无需记忆）与 post-surprise 条件（注意且需要记忆）之间的神经差异。通过结合功能磁共振成像（fMRI）、动态因果建模（DCM），以及经颅直流电刺激（tDCS）和经颅磁刺激（TMS）等多模态技术，研究系统考察了注意与工作记忆是否构成两个可分离的认知加工过程，并深入探究了这种分离所依赖的神经机制。

实验流程图

行为结果清晰地反映了属性遗忘效应，表明仅被注意、但没有记忆需求的信息，并不会自动编码进入工作记忆。在神经机制层面，基于 fMRI 的全脑分析发现，在 pre-surprise 条件下，右侧缘上回（supramarginal gyrus, SMG）表现出显著增强的激活；而在 post-surprise 条件下，背外侧前额叶皮层（dlPFC）、辅助运动区（SMA）以及腹内侧前额叶皮层（vmPFC）的激活明显增强。这一结果提示，对同一刺激的“注意但不记忆”和“注意并记忆”两种状态依赖不同的功能脑区：前者更依赖 SMG 的抑制调控作用，后者则更多卷入与工作记忆存储相关的前额叶。

为了进一步揭示这些脑区之间的交互机制，研究采用动态因果建模（DCM）对关键脑区之间的网络连接进行了分析。结果发现，在 pre-surprise 条件下，SMG 对前颞叶（anterior temporal lobe, ATL）——这一与面孔身份感知和编码密切相关的脑区——施加了显著的主动抑制作用，而 SMG 对 dlPFC（工作记忆相关脑区）并未表现出显著抑制。这一结果表明，SMG 并非在信息已经进入工作记忆之后再对其进行抑制，而是在感知加工阶段，通过抑制已注意信息的神经表征，阻止其进入后续的工作记忆编码过程，支持记忆再选择理论模型。

部分fMRI结果图

脑刺激结果图

综上所述，本研究从行为表现、神经表征、网络建模和因果操控等多个层面，系统证明了注意与工作记忆并非一个连续的单一过程，而是两个在神经机制上可分离的阶段。注意并不自动决定信息是否进入工作记忆；相反，大脑依赖以 SMG 为核心的抑制闸门机制，对已注意信息进行再次筛选，从而实现对有限工作记忆资源的高效管理。