工作记忆是人和动物的一种独特的记忆能力,对推理、理解和学习等大脑高等认知功能至关重要。在工作记忆任务中,大脑前额皮层出现持续性放电活动,并间断地呈现高低不同的放电状态,神经网络动力学的双稳态可能为这种持续性活动提供功能基础。研究表明,短时程突触可塑性可作为工作记忆的机制,并在动力学上作为非线性因素,导致神经网络活动出现双稳态。然而,短时程突触可塑性对神经网络的双稳态和记忆效应的调控机制仍不十分清楚。本文采用计算神经科学方法,从基于放电率模型的理论推导和工作记忆网络模型两个层面回答上述问题,获得以下主要成果:第一、通过理论推导研究了短时程突触可塑性调控下的双稳态动力学。为此,假设大脑前额皮层是处于兴奋-抑制平衡状态,并在平衡状态方程里引入短时程突触可塑性,通过分析兴奋性神经元群体放电率方程的解与相图的形式,判别神经网络的动力学状态。研究证实,系统参数处于相图的双稳态区域时,短时程突触可塑性可以诱发放电率模型在合适外界刺激下产生双稳态切换现象。第二、进一步构建了基于短时程突触可塑性的工作记忆神经元网络模型,对该网络的双稳态与工作记忆效应开展了系统的神经动力学机制研究。考虑兴奋性神经元群的兴奋性神经投射具有短时程突触可塑性,发现合适的外界刺激可诱导网络工作在双稳态区间,并且网络活动在该区间处于兴奋-抑制平衡状态,同时神经元兴奋性和抑制性电流呈线性关系。这为探索工作记忆任务中所涉及的记忆效应提供了基础。第三、在不同外界刺激下,工作记忆网络表现出不同的记忆编码效应。记忆位置的放电活动随着刺激时长和强度增加而增加,当刺激超过某个阈值,工作记忆网络表现出持续的记忆效应,可以通过另一个合适的逆向刺激擦除记忆。基线和持续性活动状态添加的弱周期信号刺激显示,信噪比最大时系统产生共振现象。我们的研究表明,短时程突触可塑性可能是神经网络中产生双稳态的一种非线性机制。这种受短时程突触可塑性调控的双稳态,为大脑执行工作记忆任务提供了持续的记忆效应。此外,在不同的外界刺激下,工作记忆网络具有不同的记忆编码效应。这些结果很好地解释了部分已有的工作记忆任务实验观测,有助于我们进一步解密神经系统复杂动力学现象,具有重要的科学意义。