感觉偏向与超模态工作记忆网络在人体大脑皮层中的相互作用

大脑如何记住刚发生的事

判断一幅图像或一段声音是否与刚刚遇到的那个相匹配，是大脑持续进行的事情——无论是在跟随对话，还是在塞车中驾驶。这个短期存储系统被称为工作记忆，它依赖于多个脑区之间的相互交流。本文提出了一个看似简单但意义重大的问题：大脑的视觉与听觉记忆系统是否以相同方式接入共享的“控制枢纽”，以及当它们未以相同方式接入时会发生什么？

视觉与听觉的不同路径

工作记忆有不同的表现形式：心中保持一幅图像与保持一段声音并不完全相同。早期研究表明，视觉信息主要依赖大脑后部的区域，而声音更多依赖侧向区域。然而，两者也都动用额叶中的一些区域，这些区域似乎负责与输入类型无关的一般问题解决功能。作者将这些称为特定内容的视觉和听觉网络，以及一个在感官间通用的“超模态”网络。他们想了解这些网络在静息状态下如何互相连线，以及当人们主动使用视觉或听觉工作记忆时，这些连线如何发生变化。

在静息与任务期间测量大脑对话

21名成年受试者在磁共振成像（MRI）扫描仪中躺着记录脑活动。在一个任务中，他们观看有图案的图像，并判定每幅图像是否与两步之前出现的那幅匹配。在另一个任务中，他们听“颤音”音调并判断每个音调的节奏是否与两步之前的节奏相同。两项任务的难度都为每位受试者精细调节，以使视觉和听觉的挑战性相当。相同的受试者也在静息时被扫描，仅盯着一个点。通过追踪数十个精确映射脑位点的活动如何同步起伏，研究者可以推断出各网络之间连接的强度。

静息时视觉占先

当受试者处于静息状态时，大脑连线远非随机。对视觉信息敏感的区域形成一个紧密相连的通路，听觉区域形成另一个通路，而超模态控制区位于两者之间。关键是，超模态网络与视觉通路的连接比与听觉通路更强。与超模态枢纽在静息时表现出稳固“友好关系”的，是与视觉相关的额叶区域，而听觉区域则相对独立。视觉与听觉通路之间的直接连接相对较弱，尽管这些区域在额叶中物理上交织在一起。这一模式表明，默认情况下，大脑的通用控制系统与视觉的联盟比与听觉更紧密。

听觉通过即时重连迎头赶上

在记忆任务期间，情况发生了变化。执行听觉工作记忆任务触发了广泛的连接重塑。来自听觉区域到超模态网络以及偏向视觉的额叶区域的连接增强。同时，后脑视觉区域到超模态和额叶视觉区域的一些连接减弱，从而减少了来自视觉的竞争。听觉网络内部的连接也变得更紧密。相比之下，视觉记忆任务带来的变化相对温和，视觉与超模态区域之间已经较强的联系几乎没有变化。在个体差异上，那些听觉网络在任务中显示出更大连接增强的人，倾向于更精确地保持声音记忆。视觉任务并未呈现出类似的大脑—行为关联。

这种不对称为何重要

对于非专业读者，关键信息是：大脑在默认状态下并不对所有感官一视同仁。其控制枢纽似乎在静息时偏向视觉，这与日常经验相吻合——视觉常常主导我们的注意力。然而，本研究表明，当需要时，听觉系统能够通过暂时强化其通信通路并削弱视觉影响来进行补偿。那些更有效进行这种动态重连的人，在要求严格的听觉记忆任务中表现更好。换言之，强大的基于听觉的工作记忆不仅取决于听觉区域本身的能力，还取决于整个网络在支持这些区域时能多大程度地灵活重构。

引用: Possidente, T., Tripathi, V., McGuire, J.T. et al. Interactions between sensory-biased and supramodal working memory networks in the human cerebral cortex. Commun Biol 9, 389 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09688-7

关键词: 工作记忆, 功能连接, 视觉注意, 听觉加工, 脑网络