猴子社交的神经回路基础

问题

包括人类在内的灵长类动物的生活主要受到与他人互动的能力的影响，形成友谊和联盟，在面对挑战时提供社会支持1,2。社交线索和由此产生的行为反应由大脑中特定的神经回路处理。然而，尽管这些神经回路至关重要，但它们仍然鲜为人知，部分原因是技术限制。在实验室研究社交互动的神经基础是具有挑战性的，因为所需的大多数设备，如磁共振成像（MRI）扫描仪和颅内记录工具，都阻止了运动和互动。因此，直到无线脑记录技术的出现，我们才能在自然的社交互动中研究灵长类动物的大脑。我们调查了神经元群体如何编码灵长类动物多样的自然行为库，包括社交和对伙伴的互惠兴趣。

发现

我们的团队采用了一种新技术，能够在自由移动的恒河猴（Macaca mulatta）的大脑皮层（大脑的外层）中无线记录来自数百个单个神经元的电活动，通过手术将电极植入感兴趣的大脑区域。我们的实验基于数十年的灵长类学研究，研究在野外经常观察到的行为，旨在揭示它们的神经基础。猴子与异性伴侣配对，同时我们密切分析它们的个体和社会行为，包括梳理，这是一种典型的亲社会行为，猴子用它来与他人建立联系（图1）。我们还通过引入雄性和雌性邻居或威胁性社会刺激（例如，张嘴威胁，这是恒河猴典型的攻击性面部表情）并观察它们的反应，来实验性地操纵它们的社会环境。我们使用复杂的机器视觉工具，使计算机能够从图像中提取信息，以量化猴子的行为并将其与记录的大脑活动相关联。

图1 | 方法概述和关键发现。a，使用视频摄像机和神经记录器（用于记录神经元活动的可移除装置，安装在动物的头部）观察和记录未受约束、社交中的恒河猴（Macaca mulatta）的行为。b，数百个神经元的神经群体活动在3D“神经空间X”中表示，并根据行为和社会背景进行颜色编码。注意，相同的行为（例如，给予梳理）根据其发生的社会背景在神经群体空间的不同部分被编码（黑色箭头）。a中的猴子和人类轮廓是使用Adobe Stock图像创建的。

我们记录了一系列自然行为的神经活动，并发现了24种行为（如进食、攻击和性行为）的神经相关性。我们发现，这些行为的神经群体受到引入雄性或雌性邻居的强烈影响。此外，猴子们会跟踪它们花在梳理伴侣上的时间以及伴侣回报梳理它们的时间。随着时间的推移，伴侣们平等地投入对方，神经元的活动反映了梳理时间上的偏差。当雌雄对被一个侵略者威胁时，伴侣的存在减少了它们的焦虑，这种社会支持的效果也反映在神经元的活动中。最后，当猴子的伴侣受到威胁时，它的神经反应与它自己受到威胁时的反应相似，这可能代表了使伴侣能够产生共情的神经机制。

意义

通过利用无线技术并结合灵长类学和神经科学的方法，这项研究揭示了基本的灵长类社会行为的神经特征。通过追踪互惠的梳理行为和其他社会投资，这些神经回路可能是灵长类动物社会，包括人类中的共同体生活的基础。

目前还不清楚本研究中识别的神经元是否调节社会行为，或者它们的功能障碍是否会导致灵长类动物和人类的社会障碍。我们使用的神经记录技术本质上是相关的；因此，目前不可能对这些神经元在社会行为中的因果关系得出明确的结论3。进一步的研究，在自然行为中操纵神经活动，将使研究人员能够确定这些神经元及其复杂表示的作用。由于人类和猴子的大脑高度相似4，这种方法也将有助于识别治疗影响社会功能的障碍的潜在治疗靶点。- Camille Testard在美国马萨诸塞州剑桥的哈佛大学，Sébastien Tremblay在加拿大魁北克的拉瓦尔大学。