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《自然》:洪暐哲团队揭示动物间帮助行为的神经生物学机制

已有 1015 次阅读 2024-1-25 10:08 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

亲社会行为(prosocial behavior)是一个个体作出的对他人或社会有益的行为,是社会性动物(包括人类)所能表现出的最复杂的行为之一。

北京时间2024年1月25日,美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)洪暐哲团队(共同第一作者为Mingmin ZhangYe Emily Wu)在Nature杂志发表了题为“Cortical regulation of helping behaviour towards others in pain ”的最新研究成果。

这一工作用小鼠作为模式生物,对动物间的帮助行为进行了深入的研究,并揭示了大脑中编码和控制这种行为的重要神经生物学机制。

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个体通过不同形式的亲社会行为以满足他人需求的能力对于种群的生存和社会的凝聚力至关重要。亲社会行为的一种重要形式是帮助行为,它表现为通过采取有针对性的行动来帮助他人实现特定的目标。这与以提供情感支持为主要目的的其他形式的亲社会行为(如安慰行为)不同。尽管先前的研究表明,人类和动物能够感知其他个体的状态和需求,但个体如何针对他人的特定需求和目标作出有针对性的帮助行为,以及其背后的神经机制仍然不清楚。虽然这些帮助行为需要个体能够识别他人的状态和需求,但是如果旁观者仅仅理解他人的需要而不采取行动来提供帮助,这对那些有需要的个体来说价值有限。帮助行为是如何发生的?它在神经网络中是如何被编码和调控的?这些行为过程的神经生物学机制并不清楚。

作者们在先前的研究中发现,小鼠能够表现出亲社会的安慰行为(allogrooming behavior)以向经历了负面刺激而处于焦虑状态的同伴提供情感上的支持【1】。在这一发现的基础上,作者们进一步发现,小鼠对处于疼痛中的同伴能够表现出有针对性的帮助行为——小鼠会有针对性地舔舐同伴的受伤部位,以帮助他们应对疼痛。这种帮助行为被作者们称为targeted allolicking。它由其他小鼠的局部疼痛和伤害引起,并且能够减少受伤个体自己舔舐自己伤口的需求。这种帮助行为在动物界广泛存在。作者们的研究提供了确凿证据,表明小鼠能够感知处于疼痛中的个体的特定需求,并通过targeted allolicking帮助其他小鼠应对疼痛。这为研究这种行为的神经生物学机制奠定了基础。

利用这一行为模型,作者们深入研究了大脑皮层区域Anterior Cingulate Cortex (ACC)在编码其他个体的疼痛状态,以及调节这种帮助行为方面的作用。作者们发现,ACC中的单个神经元和整体的神经活动能够编码其他个体的疼痛状态,并且与对其他个体正常状态的神经反应有显著不同。此外,ACC中存在不同的神经元参与编码两种不同形式的亲社会行为——针对其他个体局部疼痛的目标性帮助行为(targeted allolicking)和对其他个体的安慰行为(allogrooming)。这些发现为ACC如何感知其他个体不同形式的负面状态,并根据不同情境调控不同的亲社会行为提供了新的见解。有趣的是,与这项研究的发现类似,过去的研究使用脑电图发现人类幼儿表现出的安慰和助人行为也与不同的神经活动模式相关。

最后,作者们通过optogenetics和chemogenetics提供了功能上的证据,证明了ACC神经元在控制这种帮助行为中的因果关系。作者们发现,抑制ACC的神经元会导致allolicking减少,而激活ACC可以增强针对受伤部位的allolicking行为。

目前人们对于帮助行为的神经编码和调节这一有趣的问题还知之甚少,因此作者们的发现具有重要的意义。这些发现对动物感知其他个体的特定状态和需求并表现出亲社会行为的神经机制提供了关键见解,并为亲社会行为的神经机制研究开辟了新的研究方向。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06973-x

参考文献

Wu YE, Dang J, Kingsbury L, Zhang M, Sun F, Hu RK, Hong W. (2021) Neural control of affiliative touch in prosocial interaction. Nature. 599, 262-267



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