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      合作行為的神經科學基礎——漫談合作行為演化之八

      作者:杜鵬 2019-10-17 17:02 來源:科普時報
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      人類合作行為的遺傳學基礎還剛剛開始,還需要探索是否存在其他影響合作行為的神經遞質或激素等物質,并從基因層面對合作行為的遺傳學基礎進行研究。
        

          前沿探索

        人的社會認知能力是很復雜的和多方面的,這與大腦中多重內部連接的皮層和皮層下區域系統有關。在進化過程中,日益增加的復雜社會和社會認知需求帶來的選擇壓力,使得龐大而復雜的大腦皮層部分得以形成。

        應該說,周圍環境中社會復雜性和認知復雜性的增加和相關的腦系統增加的復雜性共同進化。根據相關的研究證據,在人類發育的每個階段,都有重要的遺傳因素和生物學限制對人類大腦和心智演變的貢獻。與此相似,在每個階段周圍環境因素也會在細胞、系統以及大腦的不同層次產生重要的影響。進一步說,人類的遺傳基因是通過個體發育過程決定神經系統的構造與功能,神經系統又制約或影響個體的學習和認知過程及行為特征,而由個體組成的社會創造出一定的文化,在這個文化的背景下通過自然選擇作用又影響人類種群的基因組成的改變,這就構成了一個循環式的文化—基因共同演化的過程。

        腦成像技術的成熟,使研究者可以運用功能性磁共振成像技術、事件相關電位等檢測手段,直接觀察大腦“黑箱”來研究人們進行合作行為時的神經機制。這類研究依然主要借助于經濟學中的各種博弈范式。研究表明,個體在社會博弈中的合作決策主要激活了三類大腦系統(社會認知、認知控制以及獎勵加工)相關的神經網絡。從神經科學的角度來看,合作的結果可以作為一種社會獎勵,合作本身對個體而言有著重要的意義。

        在社會博弈中,個體需要推測對方可能做出的選擇,判斷對方可信賴的程度,據此調整自己的行為,這一過程主要涉及三個腦區:杏仁核、顳頂聯合區和內側前額葉皮層。與無意合作者相比,實驗者在看到有意合作的面孔時,外側眶額葉皮層、雙側顳頂聯合區(特別是顳上溝后側)、腹側紋狀體和左杏仁核的活動顯著增強。人類在進行社會博弈時,認知控制系統會對個體自身利益和集體利益發生的沖突進行監控,并根據動機與獎勵期待調控自己的行為。外側眶額葉皮層和背側扣帶回皮層在沖突過程中負責監督控制,而背外側前額葉皮層更多地參與了執行功能。

        大腦中的獎勵加工系統負責計算決策得到獎勵的可能性并對獎勵的等級進行編碼,當獎勵與預期不符時產生反饋以調節之后的決策。人的中腦邊緣多巴胺系統作為“獎勵通路”,是中腦腹側背蓋區的多巴胺神經元投射到邊緣系統相關腦區的神經通路,刺激信號通過多巴胺激活此處的神經元,傳遞到人腦的“獎勵中樞”,使人體驗到愉快感。這個通路能增進個體的食欲和情緒,還對個體的動機有激勵作用。多種行為的養成和表達與中腦腹側背蓋區有關,在學習新的行為,尤其是通過獎勵刺激來建立新的行為模式時,這個區域的神經元被激活。在個體得到或預計自己將得到獎勵時,多巴胺神經元放電增多。

        盡管大量的研究考察了合作相關的多個腦區之間的功能交互,以及這種功能交互與合作行為之間的關系,但還是主要孤立地考察這些腦區的功能。當前,對合作行為相關腦區整體性的探討正在加強,例如,多體素模式分析可以同時結合多個腦區的激活信息,以及這些腦區之間的連接信息,進行信息的整合來預測個體的行為表現,動態因果模型可以同時確定實驗刺激輸入至腦網絡的關鍵腦區,分析網絡中腦區之間的因果關系,以及任務對腦區之間的效應連接的調節作用,等等。將這些數據分析方法應用與合作行為的神經機制無疑有助于理解合作行為產生的生物學基礎。

        神經遞質或激素影響著人們的行為,合作行為也不例外。目前研究人員在人類、果蠅、小鼠等體內發現了一些相關神經遞質或激素可對合作行為產生重要影響,如催產素、5-羥色氨酸、鱆胺等,并探究了其中一些神經遞質或激素的分子遺傳學基礎。然而,人類合作行為的遺傳學基礎還剛剛開始,還需要探索是否存在其他影響合作行為的神經遞質或激素等物質,并從基因層面對合作行為的遺傳學基礎進行研究。

        (作者系中國科學院科技戰略咨詢研究院、中國科學院學部學科研究支撐中心研究員)

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