一些精神障碍类患者缺乏合作能力,上海科学家这项研究或有助诊断和治疗

发布时间:2021-11-19

合作,对动物生存和人类社会发展至关重要。


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合作行为在自然界中非常普遍,它对动物的生存和人类社会的发展至关重要。一些科学家认为,在推动进化中,合作是与突变、自然选择同等重要的支柱。研究合作的演化及其背后的生物学机制,对于理解现代社会的形成具有重要的意义。然而,人们对于合作行为是如何发生的并不是很清楚。

  

日前,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心王佐仁研究组,建立了一个定量评估合作行为的实验范式,发现进化上越靠近人类,则合作能力越强,并且找到了与合作相关的神经表征。相关研究论文于2021年11月16号在线发表于《细胞报告》。

  

哺乳动物的合作是多个动物个体一起行动来实现共同利益的行为,而且这个过程需要高级认知的参与。之前的研究主要是基于神经经济学理论,以灵长类为实验对象,但是对非灵长类哺乳动物的合作行为的定量研究,并且通过细胞层面来研究神经机制的工作极少。

  

王佐仁研究团队首先建立了一个能够自动检测和评估合作行为的范式,并且这个范式具有普适性。在这个范式中,两只动物需要在设定的时间窗口(3秒,2秒,1秒或0.5秒)内,用鼻子去触发机关,才能获得奖励。结果发现,经过一段时间的训练,不管是两只大鼠的合作,还是三只大鼠的合作,都能成功。研究人员发现,在这个过程中,动物之间的社会交流非常重要,尤其是在合作建立初期。

  

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在建立了这样的范式之后,该研究团队关心的第一个问题是合作能力与演化的关系。他们充分利用已有的模式动物资源,包括小鼠、大鼠和树鼩,比较它们在合作任务中的表现。结果发现,在最难的测试条件下(时间窗口为0.5秒),树鼩的合作成功率最高,但是用鼻子去触发机关的次数却比大鼠要少,这显示树鼩采取了更有效率的方法来实现合作。在三种模式动物中,小鼠的表现最差,在三个阶段的合作成功率都是最低的。这些结果提示,这三个物种的合作能力与他们在进化树上的层级相一致。随着进化上越来越靠近人类,合作能力越来越强。这为哺乳动物合作能力与进化的关系提供了新的证据。

  

更重要的是,研究人员发现,与合作相关的信号和与奖励相关的信号,在大脑中的神经表征不同。在社会环境中,区分不同角色的能力,可能是共情等社会行为产生的基础,对于建立有效的合作以及发展群体智能很有必要。

  

一些精神障碍类患者缺乏与他人合作的能力,定量检测合作行为范式以及一些相关的神经表征,也许能够帮助这些疾病的诊断和治疗。(记者 黄海华)

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