本文通过构建具有生物学意义的神经网络模型，运用数值模拟和理论分析的方法，研究空间工作记忆和感觉抉择过程的神经回路和突触动力学机制。这两类重要的高级认知功能被认为与大脑皮层中局域神经网络中的持续放电有关。局域神经元网络由兴奋性的锥体神经元和抑制性的中间神经元组成，神经元之间存在广泛的突触连接。我们发现只要具有相似结构的连续回返性神经网络模型中存在慢的兴奋性突触电流和强的抑制性电流，它就能实现多种高级认知功能。本文主要介绍了三个方面的工作。　　第一，我们发现中间神经元到锥体神经元的连接形式（gI→EGABA）对空间工作记忆能力有重要的影响。工作记忆是众多高级认知过程的基础，是一种短期记忆形式。实验发现，特定脑区（如前额叶皮层背外侧46区）的神经元在外界刺激撤除后能持续放电，从而保持对外界刺激的记忆。我们发现，由NMDA受体介导的兴奋性电流和GABAA受体介导的抑制性电流能使神经网络产生棒状吸引子(bump attractor)，实现对刺激的记忆。更进一步地，我们比较分析了在三种不同形式的gI→EGABA下，即在同向抑制模型(SID model)、控制组模型(STC model)和反向抑制模型(SCD model)下，抑制电流对空间工作记忆的影响，发现改变非均一的gI→EGABA形式（即SID和SCD模型）能调节锥体神经元的调谐曲线，提高记忆的鲁棒性。　　第二，我们研究了多选项的感觉抉择过程的神经计算原理，并着重分析了抑制性突触连接的重要作用。在“随机点运动方向分辨”(randon-dot discrimination)任务中，受试动物（恒河猴）需要判定运动光点的相干运动方向，并通过快速眼动(saccade)到周围的若干目标物体（通常为2、4或8个）中的某一个，来表明选定的方向。我们构建了合适的模型，重复了实验观测结果。在形成决定的过程中，神经网络的动力学从自发发放状态演化至某一个吸引子的抉择状态，该吸引子编码的空间方位即对应受试猴即将作出的眼动方向。我们发现，吸引子动力学极大地依赖中间神经元到锥体神经元的突触连接形式。作用范围较宽的，跨感受柱的反向抑制能使得抉择回路具备了排除法策略，并以牺牲一定抉择正确率的代价减少抉择时间;而作用范围较窄的，感受柱内的（或在邻近柱内）的同向抑制则能够显著加强抉择网络的精细识别的能力，并提高抉择的准确率，但需要消耗更多时间。另一方面，结构性的抑制给实验上发现的、而之前的建模工作未能重复的重要性质提供了一个可能的机制。此外，我们还发现，合适强度的同方向抑制与反方向抑制的协作将扩大抉择域。　　第三，构建皮层-基底神经节-上丘的环路模型，描述皮层已形成的抉择指令如何传到下游的与运动控制有关的系统，试图在方向连续表示的模型中阐明抉择过程中速率-准确性之间权衡的调节机制。我们发现，合适的皮层-上丘的连接能够实现抉择结果的读取，而基底神经节则以去抑制的方式作为读取事件的门控。皮层-纹状体的连接结构能够决定抉择的阈值，从而影响神经网络作出抉择的策略。　　总之，在上述三个工作中，我们的模拟结果能重复实验依据，并给出可供实验检验的理论预言。我们的结果表明，具有特定空间结构和突触动力学的神经网络能实现多种功能，如工作记忆，抉择，注意等，这提示我们可以在一个普遍的理论框架内研究一大类感觉认知过程。　　本论文的章节安排如下:　　第一章介绍了神经科学的背景知识，并简述了计算神经科学常用的模型，包括本工作中使用的神经元模型和网络模型;　　第二章讨论中间神经元在空间工作记忆回路中的作用;　　第三章研究结构性抑制在抉择的神经网络动力学中的作用;　　第四章关注抉择结果的下游读取和阈值调节，并讨论它与抉择策略之间的关系;　　第五章对全文作总结和进一步讨论，并提出一些可作为本工作的延伸的问题。