National Science Review|深圳先進(jìn)院腦所戴輯團(tuán)隊(duì)合作揭示靈長類情緒腦的起源及其功能發(fā)展
面部情感識(shí)別(facial emotion recognition)是人類重要的社交技能,這一能力讓我們能夠迅速而準(zhǔn)確地識(shí)別他人的基本情感,例如快樂、恐懼等。這種社交能力在自閉癥譜系障礙(ASD)等社會(huì)認(rèn)知障礙中常常受到嚴(yán)重影響。盡管面部情感識(shí)別在社交互動(dòng)中扮演著至關(guān)重要的角色,但其起源至今仍不明確。本研究旨在探討這一能力的遺傳性及其在靈長類動(dòng)物大腦中的內(nèi)在機(jī)制。

近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院(簡稱“深圳先進(jìn)院”)腦認(rèn)知與腦疾病研究所/深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院戴輯團(tuán)隊(duì),聯(lián)合中國科學(xué)院心理研究所蔣毅團(tuán)隊(duì),在National Science Review在線發(fā)表了題為“Genetic and Neuronal Basis for Facial Emotion Perception in Humans and Macaques”的研究論文。該研究通過人類雙生子設(shè)計(jì),利用行為、核磁共振成像(fMRI),結(jié)合獼猴在體電生理記錄,跨物種地研究了面部情緒感知的遺傳性和神經(jīng)基礎(chǔ),深化了對情緒感知雙通道模型的理解,并闡明了靈長類情緒腦的起源及其功能發(fā)展。

圖1. 研究的整體思路:基于雙生子的行為、功能核磁共振成像實(shí)驗(yàn)以及基于獼猴的電生理實(shí)驗(yàn)
遺傳與環(huán)境的貢獻(xiàn)
本研究采用經(jīng)典的雙生子設(shè)計(jì),研究人類面部情感識(shí)別能力的遺傳和環(huán)境影響(圖1)。雙生子分為同卵和異卵兩類,分別具備100%和50%的基因相似度,因而是研究遺傳作用的理想對象。在該該實(shí)驗(yàn)中,研究人員讓志愿者觀察包含不同空間頻率信息的情緒面孔,發(fā)現(xiàn)遺傳因素調(diào)控面部情緒知覺中的低空間頻率(LSF)加工,而高空間頻率(HSF)加工則主要受環(huán)境影響(圖2)。這一發(fā)現(xiàn)突出了遺傳與環(huán)境在面部情感識(shí)別中的不同作用,提示LSF和HSF可能是不同的處理機(jī)制。

圖2. 行為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及基于雙生子的行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果
LSF與HSF的區(qū)分
低空間頻率(LSF)主要涉及面部情感的整體特征,而高空間頻率(HSF)則關(guān)注細(xì)節(jié)和變化。該研究進(jìn)一步通過fMRI發(fā)現(xiàn),LSF的情感識(shí)別與杏仁核的功能具有遺傳關(guān)聯(lián),而HSF則沒有這種關(guān)聯(lián)。這表明LSF和HSF在面部情感識(shí)別中具有不同的神經(jīng)基礎(chǔ),反映了它們在情感處理過程中的功能分工。通過對獼猴杏仁核進(jìn)行在體的單細(xì)胞記錄,發(fā)現(xiàn)杏仁核存在加工LSF和HSF的不同神經(jīng)元,進(jìn)一步證實(shí)了LSF和HSF在面部情感感知中的區(qū)別(圖3)。

圖3. 獼猴電生理實(shí)驗(yàn)
先天與后天的爭議
這些研究結(jié)果提供了面部情感識(shí)別中LSF和HSF處理的遺傳和神經(jīng)證據(jù),表明LSF的識(shí)別能力主要是通過進(jìn)化獲得,且受先天和遺傳模塊的調(diào)控,而HSF的能力則是在成長過程中通過學(xué)習(xí)獲得。這一發(fā)現(xiàn)為長期以來“先天與后天”之爭提供了新的視角,強(qiáng)調(diào)了面部情感識(shí)別能力的復(fù)雜性。
對自閉癥譜系障礙的啟示
本研究還揭示了LSF情感識(shí)別能力的遺傳特性,這一發(fā)現(xiàn)為尋找社會(huì)認(rèn)知障礙(如ASD)的內(nèi)表型提供了重要線索。了解面部情感識(shí)別的遺傳機(jī)制和神經(jīng)基礎(chǔ),將有助于更深入地探討這些障礙的成因和相關(guān)治療方法。
展望
綜上所述,面部情感識(shí)別能力既受到遺傳因素的影響,也受到環(huán)境的影響。LSF和HSF的處理機(jī)制在情感識(shí)別中有著明顯的分工,遺傳學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的結(jié)合為我們揭示了這一能力的復(fù)雜起源。這些發(fā)現(xiàn)不僅幫助我們理解人類社交行為的基礎(chǔ),還為研究和干預(yù)社會(huì)認(rèn)知障礙提供了新的方向。未來的研究有望進(jìn)一步揭示這一領(lǐng)域的更多奧秘,為改善和促進(jìn)人際交往和社會(huì)適應(yīng)能力提供有效的干預(yù)措施。
中國科學(xué)院心理研究所王莉、深圳先進(jìn)院腦所張波為本研究共同第一作者,中國科學(xué)院心理研究所蔣毅、深圳先進(jìn)院戴輯為共同通訊作者。該研究得到科技創(chuàng)新2030、國家自然科學(xué)基金委、廣東省自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青促會(huì)、中國科學(xué)院跨學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、深圳市發(fā)改委等項(xiàng)目的資助,并受深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院支持。
附件下載: