工作记忆是一种瞬时记忆，维持信息的临时性储存和内在的神经过程，最重要的是执行信息的加工处理。工作记忆与逻辑思维、推理等有着密切的关系，是脑解决各种问题的平台，也是认知功能和智力的根本基础。虽然近年来发现工作记忆与海马结构存在相关性，但通常认为工作记忆与前额叶关系密切。1935年Jacobsen利用WGTA（Wisconsin General Test Apparatus）装置进行延缓反应任务（delayed response task）发现，非人灵长类的前额叶切除可导致短时空间记忆损伤。至今延缓反应任务被广泛地应用于研究前额叶短时记忆或工作记忆的机制。

基本原理

延缓反应是食物奖励驱使的动物行为。食物呈现后被盖子隐藏起来，为了获得食物，动物必须要记住食物被放置的位置，位于左还是右的食物槽（图1）。延缓一定时间（例如10 s）后，只允许动物进行1次选择。动物准确地选择了有食物的食物槽，被记录为正确反应；选择了错误的食物槽，被记录为错误反应。通常重复30次训练。由于放置食物是随机左右或左右交互的，延缓反应就不仅检测了动物对食物空间位置的短时储存，也检测了脑对空间位置的信息处理。当前额叶受损后，动物的错误率增高，主要表现为不能矫正错误。因此，延缓反应任务是检测动物如鼠、非人灵长类的空间短时记忆或工作记忆，在一定程度上反映了奖励驱使的注意、信息的短时储存、决策、执行等脑高级功能。实际上，延缓反应任务不仅可应用于鼠和猴上，也广泛地应用于人类脑功能和临床疾病如精神分裂症的研究和诊断之中。

图1：空间延缓反应作业实验程序。A为暗示期，隔板升起，让猴看见放置食物的位置。B为延缓期，隔板降下，进行一定时间的延缓。C为反应期，隔板升起，让猴选择。+代表有食物，-代表无食物。

直接延缓反应任务（direct delayed response task）

该任务广泛应用于检测前额叶皮质依赖的短时记忆或工作记忆。许多环境因素会干扰测试，如声音、光照、昼夜节律等，测试要求在每天的同一时间进行，并且在隔音安静的试验环境中进行。

适应阶段：连续一段时间让实验猴熟悉测试猴笼、测试房间、试验者、进行试验的食物（花生、苹果等）、以及在食物槽中取食等。

测试阶段：分为暗示期、延缓期和反应期。在暗示期，测试者按半随机表将食物放入一食物槽内，并让猴看见，然后用两个形状，大小和颜色完全相同的不透明盖片分别遮盖左右两食槽，并立即放下活动隔板，此时延缓期开始，经过几秒的延缓后，隔板被拉起，开始反应期，猴面对两个相同的盖板，只允许猴选择其中一个。选择放有食物的盖板为正确反应（图1）。

每天测试一个单元，每单元包含30次测试，测试之间间隔25~30 s。根据预训练的最长延缓时间可设计一个单元含5种不同延缓期的实验，用以检查动物的工作记忆能力。若检查测试药物对工作记忆的影响，可通过调整5种延缓，让其服安慰剂的正确反应率连续2 d稳定在60%~70%左右后，给猴服受试药，若为口服则1小时后测试，记录正确反应率。给药后第二天及其以后继续给猴口服安慰剂，1 h后测试，延缓时间不变，直至反应正确率恢复到服药前的水平，才开始第二次给药。比较猴服药前后在该作业中的正确反应次数以及错误反应的规律。

计算机软件控制系统的操作方法与此相似，在猴的正前方放置红外触摸屏，作业开始时在屏幕正中显示一小方块，提示测试开始，2 s后在小方块的左侧或右侧依照半随机顺序呈现一个实心圆，触摸该圆会得到奖励，此为暗示期；2 s后圆消失，屏幕变黑，此为延缓期，延缓期结束后在小方块两侧同时呈现两个与暗示期相同的实心圆，猴选择触摸其中一个圆，此即反应期。猴做出反应后，触摸屏显示的图像立即消失，该次测试结束，15 s后开始新的测试。如果猴在反应期触摸的圆与暗示期的圆位置相同，即为反应正确，给食物奖励；反应错误则没有奖励。整个测试过程由运行延缓反应软件的计算机，控制触摸屏上信号的显示和食盒的开启，自动记录猴反应的正误以及反应时。

该作业采用食物奖励，因此，测试前不饲喂动物，测试后定量定时喂动物。每天在同一时间测试，以此稳定动物操作作业的动机。测试环境保持安静，一般用白噪声（60 dB）消除声音干扰。

交互延缓反应作业（Delayed alternation task）

实验装置：同空间延缓反应作业。

实验方法：第1个测试在隔板降下的情况下，在左右两个食槽中均放置食物，并在食槽上盖上形状、大小和颜色均相同的盖片，延缓一定时间后（如10 s）提升隔板，允许猴选择其中任一盖片，然后降下隔板，开始正式测试。在10秒延缓期放置食物和盖片，此次的食物位置为上次动物没触及的位置，延缓期结束立即升起隔板，动物若选择上次测试不曾触及的盖片则为正确反应，可获得奖赏；反之则为错误反应，无奖赏。反应结束后立即降下隔板，开始又一次延缓期，并放置食物和盖片，若上次为正确反应则将食物放在另一食槽内，若为错误反应则食物位置不变，直.到动物反应正确才将食物放到另一侧。当测试单元的正确反应率达90%及以上时，在下一个单元增加延缓时间。有的研究者采用训练次数固定的方法，即动物的每次反应都算作1次测试（不纠正错误法）；有的研究者采用训练次数不固定的方法，即纠正错误的次数排斥在测试次数之外（纠正错误法）。前者每只动物在每天的训练单元中接受的训练次数相同，后者每只动物在每天的测试单元中接受的训练次数不同，在进行统计分析时应注意。

非空间工作记忆作业

研究结果表明，猴前额叶主沟区以下的外侧前额叶皮质被损毁，其非空间工作记忆下降，操作该作业的正确反应率显著较正常猴低。

该实验的原理是：动物能短时记住在暗示期见过的食物的外貌特征（颜色或形状），并提取相关的长时记忆信息（如操作方法和程序），经在线处理后做出行为反应。

刺激物重复使用的延缓配对或非配对作业（repeated delayed match or nonmatch to sample task）

颜色延缓配对或非配对作业

实验方法如图2所示，猴坐在不锈钢笼内，面对计算机软件控制的测试面板。测试面板上有三个被透明有机玻璃遮住的形状、大小相同的孔，孔的直径为3 cm左右，每孔的有机玻璃后面有三种不同颜色的灯光可同时或分别单独呈现。三个孔组成一个等边三角形，每边边长15 cm左右。在反应孔下方有一食槽，动物触摸正确时，一粒食物自动进入食槽内供动物取食。每次测试由三个阶段组成，第一阶段为暗示期，等边三角形顶上的样本孔被三种颜色光中的任一种照明，直到猴触摸该孔光才熄灭，此时，一粒食物掉进食槽让猴取食，该期暗示动物触摸该颜色有奖励。接下来为延缓期，三孔的灯光均熄灭。延缓期结束后，位于等边三角形下部供动物选择的两个反应孔中的任一孔发出与样本孔相同颜色的灯光，另一孔发出其余两种颜色光中的任一种，让动物选择触摸，此为反应期。配对作业要求动物从两反应孔中选择与样本孔灯光颜色相同的孔为正确反应，否则为错误反应。非配对作业则要动物从两反应孔中选择出与样本孔灯光颜色不同的孔为正确反应。动物反应正确时给予食物奖励，动物选择错误无食物奖励也无惩罚。由于猴探究反应强，喜欢新物体，较配对作业而言，猴易学会非配对作业。每天测试96次，为一个训练单元。延缓时间可以设计为5种或3种等不同的间隔，也可由一种延缓组成，应根据实验目的确定。每次测试结束后（即反应期结束后）休息25 s或30 s，再开始下次测试。动物学会该作业的指标一般定为“零秒”延缓测试的平均正确反应率达到95%左右，（所谓“零秒”实际包含了动物获取样品孔食物的时间），对较短的延缓反应正确率达到70%~80%，对较长的延缓反应正确率达到60%左右。动物的非空间工作记忆能力个体差异较大，应在训练过程中根据动物的反应情况和实验要求个别设定延缓间隔。

该作业采用食物奖励，因此测试前不能喂食，测试结束后定量给食，每天定时测试。各种延缓时间及作为样本光和反应光的三种颜色光在96个测试中呈现的次数应相等（图2）。

图2：刺激物重复出现的颜色配对或非配对作业示意图

物体延缓配对或非配对作业

在此作业中，选用3个形状不同但颜色相同的物体作为样本和选择对象，以代替颜色配对或非配对作业中三种颜色光，实验原理、操作方法和注意事项同颜色配对或非配对作业。

刺激物非重复使用的延缓配对或非配对作业（trial unique stimuli delayed match or nonmatch to sample task）

这是一种依赖工作记忆的辨认记忆（recognition memory）作业。猴腹内侧前额叶（ventromedial prefrontal cortex）受损使该作业的成绩明显降低。

猴面对WGTA装置测试台上的三个食槽，食槽之间的间距为10 cm。一个可升降的不透明的活动板可将猴与测试台隔离。

每次测试包含暗示期、延缓期和反应期。在暗示期，用一个物体（样本）盖住测试台中间放有食物的食槽，升起隔板后，猴会移开食槽上的物体取食食物。之后立即将不透明隔板放下，开始10 s的延缓期。在延缓期，按半随机表将样本物体和新物体分别放在左右食槽上，新物体的食槽下有食物，而样本物体下的食槽内没有食物。延缓期结束时立即升起活动隔板，开始反应期，猴面对两个物体，被允许选择其中一个。猴若选择新物体则为正确反应，获得食物奖励，反之则为错误反应，无奖赏。每天测试一个单元，每单元包含20次测试，测试之间间隔25或30 s。动物学会的指标为正确反应率达90%及以上，比较达标所需训练次数。也可固定训练次数（如1 000次），比较动物在延缓期相同的训练中的正确率。当动物学会10 s的延缓作业后，可将延缓时间增加到30 s，训练100次后增加到60 s，依次类推增加延缓时间；也可增加一次测试中的样本数量，如第一个样本呈现后间隔20 s又呈现一个样本，再间隔20 s后又呈现一个样本，然后与新物体逐一配对，检测猴的正确反应率。

本实验需要上千个形状不同的刺激物，每次测试呈现给猴的刺激物都是新的形状不同的物体。其余同空间工作记忆作业。

参考文献

[1] Pournelle M B, Rumbaugh D M. A modified Wisconsin General Test Apparatus for use with a variety of small primates[J]. Perceptual and Motor Skills, 1965, 21(2):489-490.

[2] William Overman, Jocelyne Bachevalier, Mark Miller, et al. Children's Performance on “Animal Tests” of Oddity: Implications for Cognitive Processes Required for Tests of Oddity and Delayed Nonmatch to Sample[J]. Journal of Experimental Child Psychology, 1996, 62(2):223-242.