2025年11月24日，《Nature Communications》在线发表了题为《Flexible Use of Limited Resources for Sequence Working Memory in Macaque Prefrontal Cortex》的研究论文。该工作由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）王立平研究组与上海交通大学、临港实验室谢洋研究组合作完成，系统揭示了前额叶皮层如何在认知资源有限的条件下，灵活分配并高效编码工作记忆信息。

在日常生活中，我们的大脑总是在处理各种信息，但它的容量其实非常有限，一次大约只能记住三四件事情。比如地铁要换几次线。但令人惊讶的是，大脑非常灵活：即使遇到新的路线，它也能迅速调整，把信息“记住”。 容量有限，却能随时应变，这正是人类大脑最聪明的地方。那么大脑是如何在资源有限的情况下，实现如此高效而灵活的记忆运作的？

为回答这一问题，研究团队设计了一项可变长度的序列工作记忆任务。在每个试次中，猕猴需要依次记住1、2、3或4个依次闪现的空间位置，并按顺序报告（图一）。这一任务要求猕猴不仅维持多个记忆项目，还要根据当下的记忆负荷动态地组织这些信息。

图1：长度可变的视觉空间位置序列记忆任务。

研究团队使用双光子成像和多通道电极阵列，在猕猴前额叶皮层记录了大量神经元的活动。结果显示，当需要记住的项目较少时，神经元群体表征呈现出高分辨率、彼此分离的几何结构，好像整齐地把每个记忆项目放进单独的小抽屉；而随着记忆项目增多，这些表征逐渐压缩并相互重叠（图二），提示前额叶皮层内部正在进行资源共享与竞争。

图二：随着序列长度的增加，序列工作记忆（SWM）的几何结构发生变化：环的半径逐渐减小，不同环之间的干扰逐渐增强。

进一步的分析发现，当记忆负荷增加时，大脑并不是不断招募新的神经元，而是反复“再利用”已有的神经元。这些神经元既能稳定保留早先的信息，又能灵活调整去编码新的信息，并尽量减少不同记忆项目之间的干扰。随着需要记住的项目增多，这些神经元在保留旧信息、编码新信息、以及减少信息间干扰之间进行权衡，体现了前额叶皮层对有限资源的主动调配。

图三：当新项目进入工作记忆时，前额叶可通过两种方式分配资源：①招募新的神经元；②循环利用已有神经元。循环利用的神经元包括稳定型（绿，兼顾旧/新信息）和灵活型（蓝，从旧信息切换到新信息）。

这一研究揭示了前额叶皮层能够在认知资源受限的条件下，通过动态重组群体表征的几何结构，实现高效而可泛化的工作记忆编码，为理解工作记忆资源上限及其灵活调配机制提供了关键神经依据。

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）的博士研究生李思唯为该研究的第一作者，博士陈静文，副研究员张聪和北京大学生命科学学院唐世明教授为研究做出了重要贡献，上海交通大学、临港实验室的谢洋研究员和中国科学院神经科学研究所的王立平研究员为本论文的通讯作者。该工作获得国家自然科学基金委、中国科学院和上海市的经费资助。