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基本信息

Title:Flexible working memory in the human peripheral nervous system

發表時間:2026-06-11

發表期刊:Current Biology

影響因子:7.5

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研究背景

當我們把一個視覺信息（比如一條線的傾斜角度）記在腦子里時，這些信息僅僅儲存在大腦皮層中嗎？越來越多的證據表明，工作記憶（Working Memory, WM）與我們即將執行的動作緊密相連。為了更好地指導行為，大腦會靈活地將記憶內容分布在不同的神經表征中。例如，當任務需要精細的視覺細節時，視覺皮層會更活躍；而當需要準備特定動作時，運動皮層則會接管更多信息。

既然工作記憶是為了驅動目標導向的動作，那么這種任務依賴的記憶信號，是否也會向下傳遞到真正執行動作的外周效應器（如眼睛和手）中？過去的研究已經發現，眼動的微小偏差可以追蹤簡單的視覺空間記憶特征，但這種外周運動信號是否具備功能上的靈活性，目前仍是未知數。

這項近日發表在 Current Biology 上的新研究試圖回答一個關鍵問題：眼動和手部運動的微小模式是否都能表達視覺工作記憶的特征？更重要的是，這種外周神經系統中的記憶表征，是否會根據我們即將執行的具體任務需求而自適應地重新分配？為了驗證這一點，研究者設計了一個巧妙的延遲回憶任務，要求被試記住視覺刺激的方向，并在隨后通過兩種不同的方式（自由畫線或調整屏幕滾輪）來報告記憶內容，同時全程追蹤他們的眼動和手部微小運動。

研究核心總結

一、眼動與手部微小運動均能維持工作記憶特征

研究者首先發現，在沒有任何視覺刺激的記憶維持期（延遲期），被試眼動注視點的微小偏移和手部（握著觸控筆）的微小運動軌跡，都系統性地反映了他們正在記住的線條方向。

通過表征相似性分析（RSA）和倒置編碼模型（IEM），研究者證實，在刺激消失后的整個記憶維持期內，無論是眼動還是手部運動模式，都能穩定且顯著地解碼出與任務相關的記憶特征。關鍵在于，這種外周運動特征僅僅反映了被試被提示“需要記住”的信息，而對那些被提示“可以忘記”的視覺刺激毫無反應。這說明，眼和手的微小運動并不是對視覺輸入的本能反射，也不是殘留的視覺激活，而是真正參與了任務相關工作記憶的維持。

Fig 1. 實驗設計示意圖：被試需要記住光柵的方向，隨后根據提示，要么在畫板上自由畫出該方向（draw），要么調整屏幕上的滾輪（wheel）來報告記憶。

Fig 2. 記憶維持期間，被試眼動注視點的偏移分布和手部微小運動的軌跡，均能可靠地解碼出其正在維持的視覺方向信息。

如果外周神經系統真的在為即將到來的行為做準備，那么當預期的報告方式改變時，記憶信息的分布也應該隨之改變。研究者比較了兩種報告條件：“畫線”（draw，需要精細的手部運動規劃）和“滾輪”（wheel，需要依賴視覺反饋進行連續調整）。

結果顯示，盡管兩種條件測試的是完全相同的視覺特征，且都使用觸控筆作答，但眼和手對記憶信息的承載權重發生了明顯偏移。在“滾輪”條件下，眼動模式能更好地追蹤記憶特征；而在“畫線”條件下，手部運動的解碼表現則更為出色。進一步的分析表明，在各自“偏好”的任務條件下，眼或手部表現出更強的記憶信號時，往往預示著被試隨后的回憶精度更高。這說明，視覺工作記憶的內容被自適應地分配給了與當前任務最相關的運動效應器。

Fig 3. 兩種響應格式下的解碼表現對比：眼動數據在“滾輪”條件下對記憶特征的表征更強，而手部運動數據在“畫線”條件下表征更強。

既然記憶維持的資源會根據任務需求在不同效應器之間分配，那么眼和手之間是否存在競爭關系？研究者計算了每個被試在兩種任務條件下的解碼證據差異，發現兩者之間存在顯著的負相關。也就是說，如果一個被試在“畫線”條件下比在“滾輪”條件下調動了更多的手部記憶表征，那么他的眼動記憶表征就會相應地減弱。

有趣的是，在單次試驗的時間進程中，眼和手的表征強度也呈現出此消彼長的權衡狀態；但在跨試驗的整體水平上，兩者的平均表征強度卻是正相關的。這表明，眼動和手部運動在工作記憶中既有基于有限資源的動態競爭，又共享著一個中樞驅動源，從而在視覺-運動工作記憶任務中實現緊密的協同。

Fig 4. 眼動與手部運動工作記憶代碼的耦合機制：系統根據任務需求在外周結構中自適應地平衡記憶資源，在“畫線”時偏向手部活動，在“滾輪”時偏向眼部活動。

研究意義

這項研究打破了“工作記憶僅僅是大腦皮層專屬活動”的傳統觀念，揭示了人類外周神經系統（眼和手）同樣以一種高度靈活、任務依賴的方式參與了工作記憶的維持。

從理論意義上看，它表明給定相同的視覺輸入，分布式的工作記憶維持活動會根據即將到來的具體動作需求進行“量體裁衣”。外周效應器中的這些微小運動，可能不僅僅是中樞神經信號的被動“泄漏”或簡單反映，它們甚至可能構成了一種隱蔽的認知卸載（cognitive offloading）機制：大腦將部分維持負擔分配給了專門的運動回路，從而壓縮表征維度并減少中樞處理的干擾。這一發現為我們理解認知與具身動作之間的深度交織提供了全新的視角，也為未來探索如何通過外周生理信號來讀取或干預高級認知狀態開辟了新的路徑。

分享人：飯鴿兒

審核：PsyBrain 腦心前沿編輯部

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