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合作与协作是人类社会互动中的关键元素，有助于高效实现共同目标。尽管许多心理学和神经科学研究已经探讨了人类之间的合作行为，但这些行为及其神经基础之间的复杂相互作用仍不甚明了。北京师范大学的研究团队在马燚娜博士的带领下，利用行为任务和颅内脑电图（iEEG）结合的方法进一步探索了人类合作的神经基础。他们的研究发表在《自然·神经科学》杂志上，详细描述了合作任务中不同状态的独特神经认知特征。
研究介绍
“我们实验室长期以来致力于理解人类大脑在社交情境下的沟通与互动，例如集体决策、群体间冲突和社会合作。”论文共同第一作者王佳欣告诉Medical Xpress，“一个显著的现象是在社交互动中，大脑活动是相关的，这种现象被称为‘跨脑神经同步’。然而，传统的范式主要采用离散决策任务，并受限于非侵入性记录技术，这限制了我们对实时动态合作的理解。”
为了进行实验，马博士、王佳欣及其同事将iEEG记录与一种新引入的合作任务相结合。该任务经过精心设计，旨在探索动态场景中的合作神经和认知机制。
研究方法
“受‘三足赛跑’启发，我们设计了一个虚拟互动合作游戏，其中每对队友需要移动自己的虚拟角色向对方靠近以建立连接，并保持这种连接直到到达终点线。”王佳欣解释道，“这个范式使我们能够在自然环境中观察并区分合作状态和动机。”
研究人员招募了因治疗癫痫而植入脑电极的患者参与实验。这些患者被要求玩由马博士、王佳欣及其同事设计的游戏，同时研究团队记录了两个关键脑区——杏仁核和颞顶联合区（TPJ）的活动。
通过对收集到的神经记录和参与者完成行为任务时的行为数据进行分析，研究人员对合作状态的神经基础有了新的认识。
在记录不同脑区神经元活动的同时，研究人员还能够量化合作期间的跨脑神经同步。
“我们的研究表明，通过开发新的范式和分析方法，可以更细致地理解人类合作的动力学。”王佳欣说，“我们发现合作分为两种不同的状态（合作启动和维持），每种状态都有独特的社会动机和神经动力学特征。重要的是，我们提供了关于人类神经元群体水平上神经同步的开创性和直接证据。”
有趣的是，研究人员发现不同脑区之间神经元的同步程度反映了参与者之间的合作质量。更高的同步性与更协调的行为相关联，而较低的同步性则与较差的协调有关。
研究未来
总体而言，研究团队的发现证实了跨脑神经同步作为社交互动神经指标的潜力。未来，这项研究可能为更多关于他们观察到的合作相关神经同步模式的研究铺平道路，从而进一步丰富对人类社会动态及其神经科学基础的理解。
“我们希望通过使用iEEG技术和动态实验设计，能够将我们的神经发现扩展到更广泛的合作场景和多样化的社会群体。”王佳欣补充道，“例如，研究涉及社会困境情况下的合作行为和神经动力学非常有趣。我们还对其他脑区，如奖励和运动相关区域如何参与合作动力学感兴趣。”
新闻来源：Nature Neuroscience
参考文献：DOI: 10.1038/s41593-024-01824-y.
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