【Science】同舟共济！UCLA洪暐哲课题组揭示杏仁核参与并调控prosocial行为的神经机制

撰文︱BKB_Razor

排版︱脑声常谈

“Prosocial行为”指个体为他人或社会自愿采取的积极行为，旨在帮助、支持或促进他人的福祉。Prosocial行为可以增强社会信任、促进社会和谐、鼓励共同责任、提升社会资本、促进心理健康、创造积极的社会氛围，是共创和谐社会的关键要素。

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对于动物而言，部分或完全失去反应能力的状态（例如短暂的失去意识）十分危险，使它们更易受到捕食者或有害环境的威胁。由此，旁观者对失去意识个体的帮助对动物生存与福祉至关重要。

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这些Prosocial行为包括保持接近、嗅探、舔舐、梳理、搬运和拖拽，反映出动物对失去反应个体的关注和亲近。然而，目前尚不清楚这种现象是否存在于已记录那些物种之外。此外，对无反应同种个体的Prosocial行为尚未在实验环境中系统性研究，其潜在神经机制仍不明朗。

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过去研究表明，啮齿类动物能够感知并在行为上对其他个体的负面状态作出反应。它们可以通过相互梳理等社交方式展示安慰行为，还可通过舔舐伤口部位，缓解其它个体的局部疼痛和伤害。但是，有关小鼠如何对处于无反应状态的个体作出反应及其神经机制，尚未可知。

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2025年2月21日，《Science》杂志在线刊登了美国UCLA洪暐哲课题组的最新重要工作，他们结合行为学、钙成像以及光遗传学手段，发现小鼠对无反应的同类表现出一系列独特行为，这些行为以强身体接触为特征，对无反应者面部和口部区域产生梳理和舔舐行为。

这些行为由其他动物无反应状态所引发，可以加速无反应动物恢复清醒，提示这些行为可能具有类似救助的作用，有助于群体生存，内侧杏仁核（MeA）参与其中。

此研究揭示了MeA对Prosocial行为的编码与调控，进一步深化了科研工作者对社交行为的理解，意义重大。

前年9月，笔者建立一个神经环路领域爱好者讨论组，我在群内分享最前沿的文章，介绍作者科研背景、研究兴趣以及文章技术亮点。有兴趣的小伙伴可以扫码添加笔者微信以进入讨论组，目前讨论组正在如火如荼地进行(已达1700人)^_^

01

小鼠对无意识同类发起Prosocial行为

首先，为探究小鼠对无意识同类会产生怎样的反应，作者以镇静剂右美托咪定诱导小鼠（recipients）进入深度镇静状态，并观察另一只同窝小鼠（helpers）的行为（图1A）。Helpers对无反应recipients的梳理和强身体接触等prosocial行为显著多于清醒recipients，但正常社交探索时长相仿，此现象无雌雄差异（图1；补充材料1-3）。

作者进一步分析了helpers最常梳理recipients的身体部位，发现躯干（特别是背侧腹部和颈部）及头部区域是主要目标区域，特别是面部和口部（图1；补充材料2）；与之对应，helpers在同一时期的自我梳理并没有增加（图1补充材料1-2），表明梳理行为并未普遍增加，Prosocial行为的增加具特异性。

图1 小鼠对无意识同类的反应

接下来，作者进一步探究当recipients从清醒状态逐渐过渡到无反应状态的过程中，helpers的反应如何变化。他们发现，Helpers最初表现出大量探索行为；在recipients进入镇静状态后，探索行为逐渐减少（图2A-E），而头部梳理行为显著增加（图2A-G）。

他们还探究了针对recipients不同身体部位的prosocial行为与recipients镇静深度之间的关系。与轻度镇静状态相比，recipients的深度镇静状态诱发了更多头部梳理（尤其是嘴部接触）行为（图2H-N），而社会探索、自我梳理或身体梳理行为无明显差异（图2I-K）。此外，小鼠对无意识recipients变现出偏好性，对同样无意识的玩具鼠无此现象（图2O-S）。

综上所述，头部梳理是小鼠对无意识同类的显著行为反应。那么，此类头部梳理的作用是什么呢？

笔者注：与无聊的人类不同，动物很少进行无意义举动^_^

图2 Helpers头部梳理行为与recipients意识呈负相关

02

头部梳理促进无意识同类恢复清醒

当动物处于镇静状态时，它们偶尔会表现出尾巴twitching行为（图3A），可能是它们对感官输入的反应。

作者发现，当recipients与helpers在一起时，它们会表现出更多的尾巴twitching行为，尤其被头部梳理时（图3B-F），提示头部梳理可能为镇静小鼠提供了强烈的感官输入，从而导致其运动反应增加。

基于以上观察，作者提出假设：头部梳理可能有助于镇静状态的恢复。由此，他们监测镇静动物在有无helpers的情况下从无反应状态恢复清醒所需的时间（图3G）。在深度镇静期间，recipients基本保持不动，处于卧倒或蹲伏姿势。当它们逐渐过渡到清醒状态时，开始恢复站立，表现出轻微的运动，并最终恢复持续活动。

他们发现，在有helpers的情况下，镇静recipients从无反应状态恢复清醒的速度更快（图3H）。在recipients逐渐恢复清醒的过程中，helpers在头部梳理上花费的时间逐渐减少（补充材料5），可能因为recipients在恢复清醒时处于轻度镇静状态，与上文结果一致（图2H-N）。

再然后，作者探究helpers如何检测镇静recipients的无反应状态。他们发现，helpers在白光照明和完全黑暗条件下对无反应recipients表现出的探索和头部梳理行为的时间相当（补充材料5），,表明视觉输入并不是检测镇静recipients无反应状态的必要条件，嗅觉等其他感官模式可能参与其中。

为进一步排除头部梳理行为可能由镇静剂本身或实验者气味所致，作者将镇静剂涂抹于recipients的身体，发现helpers的头部梳理行为减少。此外，注射生理盐水的recipients几乎没有引发helpers的头部梳理行为（图1M-P）。以上结果表明，helpers对镇静recipients的头部梳理行为不太可能由镇静剂本身或实验者的气味所诱导，而源于镇静recipients的其他信号。

那么，其神经机制究竟若何呢？

图3 头部梳理促进无意识同类恢复清醒

03

MeA编码对无意识同类的prosocial行为

对于小鼠，嗅觉线索是检测社会环境的主要感官线索。内侧杏仁核（MeA）接受并整合嗅觉信息输入，进而调节各类社交行为输出。为探究MeA神经元是否以及如何编码小鼠对无意识同类的prosocial行为，作者行free-moving内窥镜钙成像技术。

他们在helpers MeA神经元中表达荧光钙指示剂jGCaMP7f，并在MeA上方植入GRIN lens（图4A-C）。依次让每只helpers与清醒或镇静recipients接触，采用约束非负矩阵分解算法（CNMF-E）处理钙信号。他们发现，28.5%的MeA神经元在helpers面对镇静recipients时被显著激活，这些神经元与面对清醒recipients激活的神经元部分重叠（图4D-H）。此外，通过群体活动构建的linear classifiers能够decode清醒与镇静recipients（图4I），表明MeA神经活动能够在单细胞和群体水平编码清醒或无意识recipients诱发的反应。

接下来，是MeA对梳理recipients不同部位的编码。24.7%的MeA神经元在头部梳理行为中被显著激活，与身体梳理部分共标；参与不同行为的神经元可以被成功decode，这两种行为之间的可解码性在行为开始后迅速上升并达到峰值；而且，头部梳理激活的神经元在身体梳理时并没有反应，反之亦然（图4J-P）。以上结果表明，MeA不同神经活动编码头部梳理与身体梳理。

他们还发现，一部分神经元在三种事件——清醒recipients、镇静recipients、头部梳理中都有反应，可能表征这些事件中的共有社交线索（图4Q-U）。

上文结果表明，与镇静动物的先前互动并不会降低helpers对镇静动物的偏好性，提示这种偏好可能与镇静状态的新颖性无关。由此，作者进一步探究MeA神经活动是否编码社交新颖性。他们发现，熟悉镇静和陌生清醒动物在MeA中激活部分不同的细胞群体，并可以通过MeA群体活动进行decoding，表明MeA神经响应在熟悉和陌生动物之间存在差异；对熟悉镇静动物有反应的细胞中有相当一部分并未对陌生清醒动物表现出活性增加，反之亦然（图4V-Y），表明这两种类型的同类（熟悉与清醒）在单细胞水平上诱发了部分不同的反应。在群体层面上，对熟悉镇静动物和陌生清醒动物的探索事件可以通过群体神经活动可靠分类。综上所述，镇静动物并不仅仅被视为新颖动物。

那么，MeA神经元是否可影响prosocial行为呢？

图4 MeA编码对无意识同类的prosocial行为

04

MeA GABA能神经元双向调控头部梳理行为

过去研究表明，MeA GABA能神经元参与并调节多种针对清醒动物的社交行为，包括攻击、育儿和互相梳理行为。作者进一步探究此类神经元是否参与对无意识同类的prosocial行为。

他们首先采用Fiber photometry方法，发现MeA GABA能神经元在头部梳理行为期间被显著激活，但在自我梳理行为期间无此现象。他们其次采用光遗传学方法，光抑制MeA GABA能神经元显著减少helpers对无意识recipients的头部梳理行为，光激活MeA GABA能神经元显著增加helpers对无意识recipients的头部梳理行为，而不改变其社交探索行为（图5），表明MeA Vgat神经元对镇静同类的头部梳理行为具充分必要性。

我们熟知，无意识晕厥，也是压力山大的表征之一。排除新颖性带来的影响后，以上prosocial行为是否受stress影响呢？

图5 MeA GABA能神经元双向调控头部梳理行为

05

小鼠对无意识同类与感到压力的同类表现出不同行为和神经反应

过去研究表明，小鼠对清醒且感到压力的同类表现出互相梳理行为（allogrooming）。为确定以上prosocial行为是否为helpers面对受压动物的行为反应，作者对helpers面对压力动物与镇静动物的行为进行了详细比较（图6A）。Helpers小鼠对清醒压力recipients的身体和头部区域都表现出互相梳理行为，但大多数梳理行为主要集中在身体区域（背侧侧腹和颈部），而非头部区域（图6B-H）；相反，helpers对镇静recipients头部梳理明显更多，而非身体梳理（见图6I-M），表明小鼠并不是简单地将无意识动物视为压力动物，其行为学反应并不相同。

最后，作者探究以上两种行为是否可被MeA神经元编码，作者再次行GRIN lens钙成像实验（图7A）。尽管镇静或压力recipients激活的神经元之间存在重叠，但部分神经元仅在一种行为类型中表现出显著激活（图7B-F）。此外，对压力或镇静recipients的探索事件可以通过群体活动高准确性decoding（见图7G-K），表明其他个体的无意识状态和压力状态在MeA神经活动中具不同表征。

图6 小鼠对无意识同类与感到压力的同类表现出不同行为

图7 小鼠对无意识同类与感到压力的同类表现出不同神经反应

本文的局限性

本篇文章十分精彩，但并非完美无瑕：

1、机制方面，对钙成像，作者探究MeA所有神经元；对光抑制影响行为学，作者选择了GABAergic神经元；而对光激活影响行为学，作者选择了Tac1/GABAergic神经元，可能会影响文中的最终结论。

2、行为学方面，作者排除了新颖性和压力对prosocial（主要是头部梳理）行为的影响，不过，仍需更多证据表明头部梳理对recipients是有利的；毕竟，更早的清醒不代表获利，疼痛感等负面感觉也可以让人类或动物更早清醒。

3、信息输入方面，作者认为嗅觉信息诱发了helpers的prosocial（主要是头部梳理）行为，那么对于死亡动物vs镇静动物vs清醒动物，他们可以释放哪些不同的嗅觉信号，值得深入研究。

总结

人类通常会采取行动来帮助无意识的人，但其他动物对无意识同类的反应及驱动这种行为的神经机制尚不明确。在这项研究中，作者发现小鼠对无意识同类表现出类似救助的社交行为，这种行为以强烈的身体接触和针对接收者面部及口腔区域的梳理为特征，旨在加速他们从无反应状态中恢复清醒。MeA为关键脑区，编码其他个体的无意识状态并驱动面部梳理prosocial行为。

本篇文章开发了新型实验模型，揭示了小鼠对无意识同类的独特行为，并首次发现编码此功能的关键大脑节点。该研究扩展了我们对动物利他行为的理解，开辟了新途径。

参考文献

Sun F, Wu YE, Hong W. A neural basis for prosocial behavior toward unresponsive individuals. Science. 2025 Feb 21;387(6736):eadq2679. doi: 10.1126/science.adq2679. Epub 2025 Feb 21. PMID: 39977513.