研究人员发现了社会吸引力的大脑网络
人类和许多其他动物生活在社会中。从根本上说,社会互动要求个体将他人视为自己的同类。这通常在几分之一秒内发生,通常是出于本能。然而,揭示这种行为背后的神经元回路绝不是一件小事。
马克斯普朗克生物智能研究所Herwig Baier部门的项目负责人Johannes Larsch解释说:“研究社会互动有一个内在的挑战:对我们这些观察者来说,无论是在动物行为还是在神经元层面,行为和反应都是交织在一起的。”“这是因为参与这些互动的个体会相互影响。两者同时都是社会信号的发送者和接收者。尤其难以调查的是视觉系统以及与之相关的大脑区域。”
尽管如此,约翰内斯·拉赫的团队还是找到了一种方法来阐明视觉系统在社会互动中的重要性。科学家们开发了一种实验性的虚拟现实装置斑马鱼幼虫模拟同质性。所有需要做的就是在屏幕上投影一个点,这个点很重要,它以一种典型的游动斑马鱼的快速运动模式在屏幕上移动。动物们无法抗拒这种暗示:它们跟着它转了好几个小时,显然把移动的点和真正的同点混淆了。因此,研究人员发现了一种明确的视觉刺激,触发了鱼群行为。
该团队现在可以研究刺激的神经元处理。为此,他们扩展了虚拟现实装置,使他们能够同时测量鱼大脑的活动。实验显示,移动的圆点会激活大脑中一组特定的神经元丘脑.当另一条斑马鱼幼鱼在附近游动时,丘脑的同一区域被激活。
“丘脑是大脑的感觉控制中心,负责整合和传递感觉输入Johannes Larsch解释道。感觉信息在到达丘脑的途中被处理,首先在视网膜,然后在顶盖,脊椎动物大脑的一个主要视觉中心。当信息到达丘脑时,它已经被过滤了社会线索,如潜在同质物的急骤运动。
研究人员在这一区域发现的神经细胞将斑马鱼的视觉系统与其他在社会行为中活跃的大脑区域连接起来。“我们已经知道,大脑的其他区域在控制社会行为方面发挥着作用。然而,激活它们的视觉刺激是未知的。我们的工作填补了这一知识空白,揭示了传递信号的神经通路。”
当研究人员专门阻断这些细胞的功能时,新发现的神经元的重要性得到了证实。斑马鱼幼鱼失去了对事物和移动的点的兴趣,几乎不再跟随它们。
“我们发现的神经元调节斑马鱼的社交方式和关系,”研究生约翰内斯·卡佩尔说,他是发表在《科学》杂志上的这项研究的主要作者自然.“人类也拥有丘脑,在进化过程中,许多神经元过程都被保存了下来。当我们感知到面部动作或身体动作时,我们也有活跃的大脑区域,但这些区域对社会行为的意义尚未被探索。”
Kappel, Larsch, Baier和他们的合作者的研究揭示了一部分大脑它的激活为两条斑马鱼的结合提供了基本的“胶水”。总的来说,这种小规模的相互作用形成了鱼群。社会行为是由大脑网络驱动的,而大脑网络本身就是神经元网络。拜尔总结道:“神经生物学的发现,比如我们的发现,也许可以启发和丰富对动物社会自我组织的思考,这是目前其他科学学科的领域。”