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【论文故事】定位“读心”神经元

时间:2015-03-18 16:54来源:网络 作者:未知 点击: 198次

在社会生活中,“读心”是很重要的一件事。当然了,没人真的有透察人心的能力,但每个人都会对他人的行为做出预测。不管这些预测的准确率有多高,也不管这些预测所基于的理由是否科学(诸如天蝎座的男生要不得),人们都会试图在他人对自己的行为做出回应前,预判他们会采取怎样的回应。这部分功能一旦出现了问题,会给人们的社交带来很大麻烦——小到听不出社会交往中的“言外之音”,大到罹患自闭症或反社会人格等障碍。

《X战警》里的X教授具有令人羡慕的读心能力。而其实每个人都会对他人的行为作出预测。这种对社会交往非常重要的预测能力构建在怎样的神经基础之上,一直是科学家试图攻克的难题。

对他人行为的预测,有着怎样的神经基础呢?近日,哈佛医学院的一个科研小组利用猕猴作为实验模型,成功定位了这些“读心”神经元的位置。这一成果被发表在《细胞》杂志上。

预测他人的意图并据此做出决定并非人类的专利,包括猕猴在内的灵长类动物都可能出现相似的行为。在研究中,研究人员首先设计了这样一个实验:猕猴A和猕猴B被放在一个屏幕前,使用操纵杆进行“合作”与“背叛”的选择。A和B将依次进行选择,在他们都做出选择之前,无法得知对方是如何选择的。随着选择情况的不同,A和B将会获得不同量果汁的奖励,他们获得的奖励情况可以被分为下面四种:

  1. 双方都选择合作,各获得4滴果汁。
  2. 双方都选择背叛,各获得2滴果汁。
  3. A选择合作而B选择背叛,B获得6滴果汁,A获得1滴果汁。
  4. B选择合作而A选择背叛,A获得6滴果汁,B获得1滴果汁。

实验流程(左)与奖励示意表(右)。图片来源:研究论文

在这个猕猴版的“囚徒困境”实验中,研究人员发现,参与实验的猕猴能够意识到对方的意图并据此做出自己的选择。一方的“合作”选择能够使得另一方更倾向于“合作”,而一方的“背叛”选择则会极大降低另一方选择“合作”的概率。在一个互惠行为中,猕猴选择“合作”的概率是60%,而在被对方“背叛”之后,这一概率骤降到30%。如果一只猕猴自己是“背叛”的那一方,无论对方做出的选择是合作还是背叛,在接下来都有至少60%的概率继续自己的“背叛”行为。

“不同的猕猴具有不同的性格。在实验中,我们一共选取了6对猕猴。其中有些猕猴从一开始显得更愿意与其他猕猴合作。但他们的总体选择倾向是相同的:用背叛回应对方之前的背叛,用礼尚往来的合作报答合作——这在所有6对猕猴中都能被观察到。” 论文作者克伦·哈罗什(Keren Haroush)博士告诉果壳网科学人,“在野外,猕猴更倾向于与自己的‘亲人’合作,族群中个体所处的社会地位也是其选择合作策略的重要参考。因此影响其社会交往的因素很多,从神经层面,还有许多需要研究。”

在实验的过程中,两只猕猴的神经活动被全程记录下来。结果显示,在整个游戏的进行过程中,位于背侧前扣带回(dorsal anterior cingulate)的一组特定神经元仅仅会在猕猴进行选择之前被激活——这一阶段正是猕猴揣测其同伴意图并进行决策的关键时刻。进一步的研究证实,这些神经元用于预计他人的决策,在个体自身进行决定和奖励出现时都不发挥作用。因此研究人员认为,这一组神经元正是与预测他人行为有关的“读心”神经元。

这些神经是以什么为依据做预测的?通过对每次实验猕猴的选择进行分析并比对神经活动数据,“我们推断,‘读心’神经元对他人选择的预测,可能在很大程度上基于双方过往的互动,而非只通过单方过去的选择或所受奖励做判断。”克伦说。

研究人员推测,猕猴在每次囚徒困境实验中的选择会基于自己和对方的选择历史来预测对方的决策并做出判断。在这个过程中,专注“读心”推测对方选择的神经元和专注自身选择的神经元共同发挥作用。图片来源:研究论文

随后,研究人员将两只参与实验的猕猴放在不同的房间里。它们既不能看到自己的同伴,也听不到对方的声音。在这样的情况下,猕猴在囚徒困境实验中“合作”的意愿大大降低。互惠行为的出现也不会显著提高猕猴合作的意愿。“在猕猴进行特定选择时,与预测有关的不同神经元,会表现不同的活动。当对方选择合作时,一些神经元的活动增强,而另一些神经元的活动则减弱。在认知活动的观察中这是很常见的现象。”克伦说。研究人员发现,相比于面对面地进行实验,猕猴在分开的情况下,“读心”神经元的激活变得没那么普遍,另一组专注于计算自身决策神经元则占了上风。

在后续实验中,研究人员对参与实验的猕猴前扣带回区域进行了电刺激。发现这些刺激能够显著降低猕猴的合作行为。克伦认为,这样的事实也一定程度上阐述了前扣带回与社会交往之间的作用,并可能为类似的疾病治疗提供参考。

“我们的研究为探讨猕猴如何获取关于其他个体的信息并利用这些信息促进合作提供了一个独特的窗口。”科伦对果壳网科学人说,“猕猴的大脑与人类大脑非常相似。人们已经发现前扣带回与互动行为和对其他个体的兴趣有关。这一区域受损的患者,对社会交往和其他个体的兴趣会降低;患有自闭症和反社会人格的个体,扣带回活动也存在异常。因此,尽管我们目前并不清楚这样的细胞在人脑中是否存在,我们有理由相信,个中的机制至少是部分相似的。”

“社会交往行为是很复杂的。我们目前只触及了个体间和社交网络间交往方式的冰山一角。”她表示,“我们希望最终能了解人脑是如何对复杂社会交往的其他方面进行编码的,利用新的数据去帮助开发新型的、启发自神经生理学进展的疗法去治疗像自闭症这样的社会行为障碍。”


5分钟看完论文做了什么。论文作者为科学人提供的萌视频。视频来源:Keren Haroush

(编辑:Calo)

参考文献:

  1. Haroush, Keren, and Ziv M. Williams. Neuronal Prediction of Opponent’s Behavior during Cooperative Social Interchange in Primates. Cell (2015).

文章题图:研究论文

(责任编辑:泉水)
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