洪暐哲：交朋友就是大脑活动“同步”

Cell杂志上发表的两篇论文分别表明埃及果蝠和小鼠可以在社交场合“同步”脑波。

　　

生物通报道：Cell杂志上发表的两篇论文分别表明埃及果蝠和小鼠可以在社交活动中会“同步”脑电波。

之前的研究表明人类对话时，双方大脑中的神经活动会同步，这是由于一个人从另一个人获取社交线索，并基于这些线索调节他们自己的行为。这些研究现在表明，当动物参与自然的社会交流中，也会发生类似的事情。

其中一篇论文的作者，加州大学洛杉矶分校生物化学与神经生物学系的洪暐哲(Weizhe Hong)认为，“如果你认为大脑就像一个黑盒子，它接收输入，提供输出作为回应，那么研究社交互动就像试图理解一个盒子的输出如何为另一个盒子提供输入，以及这两个盒子如何一起工作，创造一个循环的。我们对小鼠中的研究使我们能够在这些黑匣子内部进行观察，更好地了解它们的内部机器。”

另外一篇文章作者，加州大学伯克利分校生物工程系的Michael Yartsev表示，“动物模型对于在人体通常无法研究的水平上分析大脑现象非常重要。由于果蝠是一种群居性动物，自然生活在高度复杂的社会环境中，因此它们是解决社会行为及其潜在神经机制的重要科学问题的绝佳模式。”

以前针对人体神经活动在社交互动过程中是如何变得同步的研究，是通过包括fMRI和EEG在内的技术，这些技术以相对粗略的空间和时间分辨率观察大脑活动。这些研究发现，当两个人互动时，他们大脑中的结构会同时解码，并响应来自另一个人的信号。

最新研究在人体难以获得的细节水平上观察神经活动，探索这种现象背后的详细神经机制。

伯克利分校的团队通过各种自然社交互动（例如梳理，交配和战斗）监控果蝠，他们利用高速摄影机每次约100分钟拍摄，仔细描述了它们的特定行为和相互作用。

研究人员采用了一种称为无线电生理学（ wireless electrophysiology，生物通注）的技术，同时记录蝙蝠前额皮质中大脑活动的各种神经信号，从大脑振荡到个体神经元和局部神经群。他们观察到不同蝙蝠的大脑变得高度相关，并且这种相关性在大脑振荡的高频范围内最为明显。此外，个体蝙蝠的大脑之间的相关性延伸到多个社会交互的时间尺度，从几秒到几小时不等。值得注意的是，通过观察相关程度，他们可以预测蝙蝠是否会发起社交互动。

洛杉矶分校的团队采取了不同的策略：他们使用一种称为微型内窥镜（miniaturized microendoscope，生物通注）的设备来监测社交场合中小鼠的大脑活动。

这些仅重2克的微型装置安装在小鼠身上，让研究人员可以同时监测两只动物的数百个神经元的活动。他们发现小鼠在自然社交互动中也表现出大脑间的相关性，动物之间可以自由地相互作用。此外，对数以千计的单个神经元的分析，研究人员对动物的决策过程有了前所未有的理解，并且揭示了不同的神经元组合出现了间脑相关性，这些神经元编码了个体自己的行为和社会伙伴的行为。

社交互动通常伴有社会层级的出现，通过在竞争性社交互动中对两只小鼠进行成像，研究人员发现优势动物的行为比下属动物的行为更加强烈地同步。值得注意的是，他们还发现两个大脑之间的相关程度可以预测小鼠对彼此行为的反应，以及它们之间发展的支配关系。

“自然社会互动是复杂的，”文章一作，Wujie Zhang说，“为了理解神经层面的现实社会互动，接受这种复杂性非常重要。”

“我们知道人类的许多精神疾病都会改变社会交往，包括自闭症谱系障碍和精神分裂症，开发一种可遗传易处理的模型系统，开辟了探索这些患者为何出现同步被破坏的新途径，并提供了可能干预的新信息。”

原文标题：

Cell, Zhang and Yartsev: "Correlated Neural Activity Across the Brains of Socially Interacting Bats." https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30551-3 DOI: 10.1016/j.cell.2019.05.023

Cell, Kingsbury et al: "Correlated Neural Activity and Encoding of Behavior Across Brains of Socially Interacting Animals." https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30550-1 DOI: 10.1016/j.cell.2019.05.022

作者简介：

洪暐哲(Weizhe Hong), 2002年考入清华大学生物科学与技术系，2006年毕业并获得学士学位。2012年获得斯坦福大学神经科学博士学位，后在加州理工从事神经学博士后研究。现为加州大学洛杉矶分校生物化学系和医学院神经生物学系助理教授。