Science:如何讀懂老鼠的表情

地球上高等動物具備低級的神經中樞脊髓和高級神經中樞大腦,因此具備思考能力,能夠更好地適應環境

依據感覺器官從外界獲取的信息,綜合分析後可以主動地趨利避害

Science:如何讀懂老鼠的表情

而不是病毒細菌的本能趨利避害,它們靠表面蛋白構造改變觸發的本能活動

當外界鹽濃度較高時不利於細菌生存,鹽離子結合蛋白導致蛋白構象改變,通過和離子的結合和釋放產生運動,使細菌遠離高濃度的鹽水

而高等動物高級神經中樞的存在也產生了副產品:情緒,其背後有複雜的神經元機制,不同的動物的情緒反應不盡相同。

Science:如何讀懂老鼠的表情

由於人是社會性動物,所以人類對同類個體的情緒反應觀察最多也最瞭解

人與人之間能夠很好地互相體會對方的情緒,在觸發某種情緒的時候,人的面部通常會發生一些變化

表達厭惡或者不高興時可能皺眉、同時鼻翼抽動,高興的時候眉眼彎曲嘴角上咧,加上一些肢體活動

而動物們對我們來說卻似乎總是“面無表情”,然而事實卻並非如此。

Science:如何讀懂老鼠的表情

德國馬克斯·普朗克研究所的神經科學家是最早開展動物情緒研究的機構

他們建立一系列試驗刺激小鼠產生情緒反應並將其記錄下來

結合機器學習算法以毫秒為單位,準確、客觀,定量地對鼠標面部變化,並對其進行分類

得出了小鼠的愉悅,厭惡,噁心,疼痛和恐懼等基本情緒

甚至可以測量小鼠表情的強度、持久度等數據,以此來解碼小鼠的表情變化

Science:如何讀懂老鼠的表情

但同時實驗似乎表明,老鼠的情緒反應和外界的刺激無關,而是老鼠一種內在的“個性反應”,是基於老鼠大腦的情緒中樞

當嚐到稍微有點鹹的水時,老鼠表現的比較愉快,而如果嚐到較高濃度的鹹水,老鼠則表現出相當的厭惡

於是科學家了利用雙光子成像技術分析老鼠的面部表情產生機理


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雙光子成像技術帶有的超高靈敏度的直接探測器能記錄組織深層最細微的內部結構,可以有效地採集細胞內部的微弱光子,因此被廣泛應用於活體生物的細胞活動觀測

利用這種技術,科學家識別出與老鼠情緒相關的單個神經元,發現這些神經元的活動與島狀皮質區域相聯繫,和老鼠的特定面部表情密切相關,而人類相應的神經元區域也與人類的情感體驗密切相關。

儘管讀懂老鼠的表情也顯得有點無聊,但是通過研究情緒背後的相關神經元機制,是揭示某些情緒及情緒加工障礙疾病的可行之路。

資料出處:N. Dolensek el al., "Facial expressions of emotion states and their neuronal correlates in mice," Science (2020).


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