Nature | 吴争团队揭秘“谁领路，谁跟随？”—前额叶画出合作中的“社交导航图”

一群动物一起迁徙、觅食或捕猎时，往往会有个体走在前面，也有个体更多地跟随。在人类团队里，我们也常看到类似的分工：有些人更能影响共同方向，有些人则更善于观察伙伴、配合行动。

不过，上述情景中的“领导”并不等于地位更高或更强势。它更强调一种关系：一个个体对共同决策的影响更大，但双方仍会互相调整，朝同一个目标行动。

那么，如果两个个体面对同样的环境和合作目标，只是扮演的角色不同，它们会不会关注不同的信息？大脑又会不会因此形成不同的“社交导航地图”？

近日，西奈山医学院吴争团队在Nature发表论文Asymmetric prefrontal representations for leader–follower dynamics。研究团队让成对小鼠完成合作觅食任务，并结合神经活动记录、因果操控和计算模型，探索社会角色如何影响合作决策，以及大脑如何表示伙伴的位置和价值。

合作久了，小鼠自己分出了“谁领路、谁跟随”

实验中，两只小鼠可以在同一个方形场地里自由活动。每轮会随机亮起两个可能的目标位置；只有两只小鼠选择同一个目标，并同时把鼻子伸进各自的取水口，双方才能喝到水。

训练一段时间后，一种稳定的分工逐渐出现：同一对小鼠中，一只在多数试次里更常先到双方最终选择的目标，研究人员把它称为领路者（leader）；另一只更多地随后到达，被称为跟随者（follower）。

这里的“领路者”和“跟随者”描述的是整场实验中的稳定倾向，并不是每一轮都固定不变。领路者偶尔也会后到，跟随者也可能先到。

有意思的是，两只小鼠的角色分化越明显，合作成功率通常越高；达到学习标准时的角色分化程度，还能预测一对小鼠学会任务有多快。这种角色不能简单用社会支配等级解释，换了伙伴后也表现出一定的稳定性和灵活性。

换句话说，领路者并不是单方面“指挥”跟随者。更准确的说法是：双方形成了一种影响力不对等、但仍会彼此配合的伙伴关系。

【图 1｜合作任务中自然形成领路者和跟随者】两只小鼠需要选择同一目标并近乎同步到达才能获得奖励；训练后，一只更常先到共同目标，被定义为领路者，另一只更多随后到达，被定义为跟随者。

目标相同，做决定时“听谁的”却不同

领路者和跟随者的差别，不只是“谁更常先到”。研究人员进一步分析了两只小鼠的位置和朝向，看看这些信息如何影响它们随后选择哪个目标。

结果发现，两种角色都会参考自己和伙伴的信息，但“听取”的程度不同。跟随者尤其在意领路者在哪里、朝向哪里；在模型中，这些伙伴线索对跟随者选择的影响有时甚至超过它自身的位置和朝向。

这种影响并不是单向的。跟随者的朝向也会改变领路者的选择，只是影响相对较弱。也就是说，领路者更强地影响跟随者，但跟随者同样会参与并改变两者的共同决定。

研究团队还让两个虚拟智能体学习同样的合作任务。即使程序没有预先指定谁领导、谁跟随，绝大多数智能体组合仍会自行形成稳定分工。这说明，仅仅为了把合作协调好，就可能逐渐产生不同的社会角色和行动策略。

前额叶既编码“这次谁先到”，也携带“我通常是什么角色”的信息

两种角色采用不同的决策策略，这种差异也出现在大脑的内侧前额叶皮层（mPFC）中。

在持续性的化学遗传抑制实验中，干扰跟随者的 mPFC 会降低合作表现，并让它减少对领路者信息的利用。这说明跟随者并不是被动地尾随，而是在主动追踪伙伴并调整选择。短时间的光遗传干扰则显示，只干扰其中一只时，整体合作并未明显受损，提示另一只小鼠可能提供了补偿。

神经活动记录发现，一些前额叶神经元会区分每个试次中的到达顺序：有的在“先到”时更活跃，有的则偏好“后到”。

更有意思的是，两种角色的神经元组成呈现相反的偏向。领路者虽然通常先到，却有更多神经元偏好它较少出现的“后到”试次；跟随者通常后到，却有更多神经元偏好它偶尔“先到”的试次。

这提示，单个神经元会表示眼前这一轮“先到还是后到”；而在神经元群体层面，大脑活动还带有动物“通常是领路者还是跟随者”的信息。

不同角色，大脑画出的“伙伴地图”也不同

合作时，小鼠还需要随时知道伙伴在哪里。研究人员发现，一部分前额叶神经元关心的并不是伙伴在场地中的绝对坐标，而是一个更贴近自身的问题：

“伙伴在我的哪个方向、离我多远？”

不同神经元分别偏好伙伴出现在自身前方、侧方或不同距离的位置。把这些神经元合在一起看，就像形成了一张以自己为中心的“社会导航图”；研究人员把单个神经元偏好的伙伴位置称为“社会感受野”。

关键是，这张伙伴地图会随动物扮演的角色而不同。

领路者和跟随者对伙伴距离的表示比较接近，但对伙伴方向的表示明显不同。研究人员从跟随者的前额叶活动中能更准确地读出伙伴方向；而且，更多跟随者神经元偏好领路者出现在自己的正前方。

这与行为结果相互呼应：跟随者做决定时更依赖领路者，因此也更需要持续追踪领路者相对自己的位置。

也就是说，即使身处同一个场地，动物因为承担的社会角色不同，也可能在前额叶中形成不同的伙伴空间表征。

这张地图不只标位置，还标“这个位置有多重要”

这张“社会导航图”并不是固定不变的。

研究人员后来反转了合作规则：原先两只小鼠选择同一个目标才能获得奖励，现在则要选择不同目标。场地没有变、伙伴也没有变，但前额叶中的伙伴位置表征随之发生了系统性重组。

这说明，前额叶中的伙伴地图不只是回答：

“伙伴在哪里？”

它还可能同时回答：

“伙伴出现在这个位置，对我当前的行动有多重要？”

为了检验这一点，研究人员使用了多智能体逆强化学习模型。简单来说，模型不是先规定小鼠想要什么，而是从两只小鼠真实的移动轨迹倒推：自身位置、伙伴位置、双方距离和相对方向等信息，对每只小鼠分别有多大“吸引力”或行为价值。

模型发现，领路者和跟随者会给同一条社会信息分配不同权重。对跟随者来说，领路者就在附近、而且位于自己前方，往往具有更高的潜在价值；这与前额叶中那张偏向正前方的伙伴地图相吻合。

这些由行为模型推断出的潜在价值，还能从前额叶神经活动中被读出。换句话说，模型从行动中推测出的“这只小鼠在意什么”，在相应的大脑活动里也留下了可识别的信号。

【图 2｜研究结论概览】a，领路者和跟随者在决策时使用自身与伙伴信息的权重不同；b，mPFC 同时编码单次试次的到达顺序和群体层面的社会角色；c，伙伴位置在前额叶中形成以自身为中心、随角色变化的“社会感受野”；d，角色还会改变伙伴相关信息的潜在价值。

我们看到的社会世界，也与我们扮演的角色有关

这项科学研究表明，合作中自然形成的角色分工，不仅影响小鼠如何作出决定，也影响前额叶如何记录伙伴相对于自己的位置。计算模型进一步提示，这些差异可能与两种角色赋予伙伴信息的“价值”不同有关——简单来说，同一条伙伴信息，对领路者和跟随者下一步行动的帮助可能并不一样。

因此，这项工作提出了一个值得继续追问的问题：大脑如何理解社会世界，可能不仅取决于外界有什么，也取决于个体在其中扮演什么社会角色。

程远（Yuan Cheng，西奈山医学院）和陈语思（Yusi Chen，华盛顿大学，现中科院脑智中心）为论文共同第一作者；吴争（Herbert Zheng Wu，西奈山医学院）为通讯作者。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41586-026-10900-1

制版人： 十一

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