透视神经科学

老鼠如何感受彼此的痛苦或恐惧

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科学 2021年年1月8日:
卷371,第6525版,第122-123页
DOI:10.1126 / science.abf5940
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移情行为通过调节社会互动,促进实现共同目标的合作并为道德决策提供基础,在人类社会中扮演着至关重要的角色(1, 2)。理解同情的神经基础对于不仅理解人的思想而且对于引起社会行为和我们社会原则的神经机制都是至关重要的。对人体的功能成像研究已经确定了当人们对他人的情感体验产生共鸣时所参与的基本大脑区域。但是,人类神经影像研究仅提供有限的空间分辨率,并且本质上仅具有相关性。因此,尚不清楚在大脑中如何区分具有不同情感体验的同理心。在本期第153页上,史密斯 等。 (3)研究了老鼠的疼痛,疼痛缓解或恐惧的社会转移,以解决大脑中不同情感状态的共享是如何区分的。

尽管长期以来被认为是一种人类的能力,但移情的基本要求是“具有分享他人情感状态的能力”( 4, 5)。有人提出,移情可以看作是一个多层次的过程,其中最简单的形式(即采用他人的情感状态(情感传染))是所有移情行为的核心。同情的更复杂水平,包括亲社会行为和向他人的学习,后来发展并建立在情感共享的核心之上(4, 5)。根据这一定义,有充分的证据表明许多动物物种都表现出原始的移情形式,这表明人类移情的基石深深植根于进化。

小鼠的共情回路

史密斯 等。 在示范小鼠中诱导了三种不同的情感状态,并研究了观察者小鼠共享另一种情感状态所需的神经元途径。尽管从前扣带回皮质(ACC)到伏隔核(NAc)的通路对于疼痛和疼痛缓解的转移都是必不可少的,但从ACC到基底外侧杏仁核(BLA)的神经元通路介导了恐惧的社会转移。

图像:KELLIE HOLOSKI /科学

迄今为止,大量研究表明,啮齿动物还表达同情行为,包括情绪感染,但也表现出观察性情感学习或亲社会行为,如安慰或帮助行为(68)。此外,一致地描述了同源的大脑区域是人类和动物同理心的基础。在人类和啮齿动物中最常发现的大脑区域之一,即前扣带回皮层(ACC),在移情到不同的感觉和情感状态(包括疼痛,厌恶或恐惧)时就参与其中(914)。然而,ACC是否有助于区分引起不同共情行为的不同情感状态的转移是一个重要的未解决问题。

史密斯 等。 证明疼痛或恐惧的社会转移是由ACC到小鼠中不同的皮层下靶标的两个独立的预测介导的(见图)。疼痛的社会转移是指一种现象,即短暂暴露于遭受痛苦的同种动物(同种动物)会导致相同的情绪状态转移给观察者。结果,本身没有经历任何疼痛的观察者对疼痛的刺激更加敏感并且更容易经历疼痛,这种现象称为痛觉过敏。类似地,观察恐惧中的特定个体将转移并引起观察者的恐惧反应。史密斯(Smith)使用这些原始形式的类似移情的行为 等。 证明疼痛的社会转移依赖于观察者小鼠中从ACC到伏隔核(NAc)的神经通路。但是,恐惧的社会转移并不需要此途径,这涉及从ACC到基底外侧杏仁核(BLA)的单独途径。值得注意的是,作者们还发现,一种积极的情感状态,可以减轻痛苦,可以通过社会传播。当观察者小鼠处于疼痛之中时,他们有机会观察到其他接受了吗啡镇痛治疗的小鼠时,它们的疼痛反应减弱。更深入地了解如何以及为什么可以通过社会传播止痛药,很可能对人类的疼痛管理具有重要的未来意义。

作者报告说,从ACC到NAc的相同神经元途径参与了社会介导的主观疼痛的正向和负向调制。这种单一的神经元通路如何同时驱动社交性镇痛和痛觉过敏? NAc可能靶向不同的细胞类型,这会影响不同的下游大脑区域。了解这一点对于将来的研究将是重要的。较宽泛地区分积极情感状态和消极情感状态的社交传播途径,可能会增进我们对人类社交和情感障碍的理解。

史密斯的发现 等。 还提出了一个问题,即从ACC到BLA的恐惧预测不仅会涉及到恐惧的社会转移,而且还会涉及到“从恐惧中解脱”。已经证明,在没有恐惧伴侣的情况下,小鼠能够减少恐惧行为(6, 15)。但是,这种对恐惧的社会缓冲的神经基础仍然难以捉摸。从ACC到BLA的预测可能是这种现象的有希望的候选者。

移情的神经元机制最广为接受的理论之一是“感知行为模型”(PAM)(4, 5)。根据这种观点,假定参加另一个人的情感状态会激活观察者自己的神经元表示以及同一状态的相关感觉。史密斯 等。 可以表明,社交共享的情感会导致观察者普遍感到疼痛。痛觉过敏和镇痛两者均调节了不同形式的疼痛敏感性并影响了观察者小鼠的整个身体,这表明观察者小鼠可能确实经历了内部状态的普遍变化。确实,对猴子和啮齿动物的研究表明ACC中存在“镜像神经元”。这些是单个神经细胞,当一个人观察到感觉或运动行为,或者自身经历或执行相同的状况时,它们就会被激活。最近在大鼠ACC中报告了对疼痛敏感的镜像神经元(12)。重要的是要研究造成疼痛社会调节的原因是镜像神经元的活动还是其他神经元机制。

参考和注释

致谢: 我们感谢Gogolla实验室的支持和热情,马克斯·普朗克学会,欧盟Horizo​​n 2020研究与创新计划下的欧洲研究委员会(ERC-2017-STG,向NG赠​​予448448)和L'法新社-法兴德国人基金会(ANR-DFG)项目“ SAFENET”(ANR-17 CE37-0021)提供了财政支持。
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