Working memory (WM) needs to protect current content from interference and simultaneously be amenable to rapid updating with newly relevant information. An influential model suggests these opposing requirements are met via a BG–thalamus gating mechanism that allows for selective updating of pFC WM representations. A large neuroimaging literature supports the general involvement of pFC, BG, and thalamus, as well as posterior parietal cortex, in WM. However, the specific functional contributions of these regions to key subprocesses of WM updating, namely, gate opening, content substitution, and gate closing, are still unknown, as common WM tasks conflate these processes. We therefore combined fMRI with the reference-back task, specifically designed to tease apart these subprocesses. Participants compared externally presented face stimuli to a reference face held in WM, while alternating between updating and maintaining this reference, resulting in opening versus closing the gate to WM. Gate opening and substitution processes were associated with strong BG, thalamic, and frontoparietal activation, but intriguingly, the same activity profile was observed for sensory cortex supporting task stimulus processing (i.e., the fusiform face area). In contrast, gate closing was not reliably associated with any of these regions. These findings provide new support for the involvement of the BG in gate opening, as suggested by the gating model, but qualify the model's assumptions by demonstrating that gate closing does not seem to depend on the BG and that gate opening also involves task-relevant sensory cortex.

工作记忆 (WM) 需要保护当前内容免受干扰，同时能够使用新的相关信息进行快速更新。一个有影响力的模型表明，这些相反的要求是通过允许选择性更新 pFC WM 表示的 BG-丘脑门控机制来满足的。大量神经影像学文献支持 WM 中 pFC、BG 和丘脑以及后顶叶皮质的普遍参与。然而，这些区域对 WM 更新的关键子过程（即打开门、内容替换和关闭门）的具体功能贡献仍然未知，因为常见的 WM 任务将这些过程混为一谈。因此，我们将 fMRI 与参考回传任务相结合，专门设计用于梳理这些子过程。参与者将外部呈现的面部刺激与 WM 中保存的参考面部进行比较，同时在更新和维护此参考之间交替，导致打开和关闭 WM 的大门。门打开和替代过程与强烈的 BG、丘脑和额顶叶激活相关，但有趣的是，对于支持任务刺激处理的感觉皮层（即梭形面部区域），观察到相同的活动特征。相比之下，浇口关闭与这些区域中的任何一个都不可靠。这些发现为门控模型所建议的 BG 参与开门提供了新的支持，但通过证明门关闭似乎不依赖于 BG 并且门打开也涉及与任务相关的感官来验证模型的假设皮质。在更新和维护此参考之间交替时，导致打开和关闭 WM 的大门。门打开和替代过程与强烈的 BG、丘脑和额顶叶激活相关，但有趣的是，对于支持任务刺激处理的感觉皮层（即梭形面部区域），观察到相同的活动特征。相比之下，浇口关闭与这些区域中的任何一个都不可靠。这些发现为门控模型所建议的 BG 参与开门提供了新的支持，但通过证明门关闭似乎不依赖于 BG 并且门打开也涉及与任务相关的感官来验证模型的假设皮质。在更新和维护此参考之间交替时，导致打开和关闭 WM 的大门。门打开和替代过程与强烈的 BG、丘脑和额顶叶激活相关，但有趣的是，对于支持任务刺激处理的感觉皮层（即梭形面部区域）观察到相同的活动特征。相比之下，浇口关闭与这些区域中的任何一个都不可靠。这些发现为门控模型所建议的 BG 参与开门提供了新的支持，但通过证明门关闭似乎不依赖于 BG 并且门打开也涉及与任务相关的感官来验证模型的假设皮质。导致打开与关闭 WM 的大门。门打开和替代过程与强烈的 BG、丘脑和额顶叶激活相关，但有趣的是，对于支持任务刺激处理的感觉皮层（即梭形面部区域）观察到相同的活动特征。相比之下，浇口关闭与这些区域中的任何一个都不可靠。这些发现为门控模型所建议的 BG 参与开门提供了新的支持，但通过证明门关闭似乎不依赖于 BG 并且门打开也涉及与任务相关的感官来验证模型的假设皮质。导致打开与关闭 WM 的大门。门打开和替代过程与强烈的 BG、丘脑和额顶叶激活相关，但有趣的是，对于支持任务刺激处理的感觉皮层（即梭形面部区域）观察到相同的活动特征。相比之下，浇口关闭与这些区域中的任何一个都不可靠。这些发现为门控模型所建议的 BG 参与开门提供了新的支持，但通过证明门关闭似乎不依赖于 BG 并且门打开也涉及与任务相关的感官来验证模型的假设皮质。对于支持任务刺激处理的感觉皮层（即梭形面部区域），观察到相同的活动特征。相比之下，浇口关闭与这些区域中的任何一个都不可靠。这些发现为门控模型所建议的 BG 参与开门提供了新的支持，但通过证明门关闭似乎不依赖于 BG 并且门打开也涉及与任务相关的感官来验证模型的假设皮质。对于支持任务刺激处理的感觉皮层（即梭形面部区域），观察到相同的活动特征。相比之下，浇口关闭与这些区域中的任何一个都不可靠。这些发现为门控模型所建议的 BG 参与开门提供了新的支持，但通过证明门关闭似乎不依赖于 BG 并且门打开也涉及与任务相关的感官来验证模型的假设皮质。