来源:海西视窗

发布时间:2020-04-07 20:17:52

老鼠通过移动耳朵、脸颊和眼睛来表达情感

加州理工学院(CaliforniaInstituteOfTechnology)的神经学家大卫·安德森(DavidAnderson)表示,他们的研究迈出了非常重要的第一步,以帮助揭开情感的奥秘,以及情绪在大脑中的反映方式。

大约150年前,著名的生物学家查尔斯·达尔文(Charlesdarwin)提出,动物的面部表情可能就像人类一样,这些表情为理解人类情绪提供了一个窗口。但直到最近几年,研究人员才获得了工具,比如强大的显微镜、照相机和遗传技术,以准确捕捉和分析面部运动,并研究大脑中的情绪是如何产生的。

纳丁古拉(Nadinegogolla)是德国Maxplanck神经生物学研究所为期三年的研究负责人,他说:我们人类有一种丰富的情感状态,这让我着迷。我想看看我们能否从动物研究中看到这些状态是如何在大脑中发生的。

研究发现,老鼠也有类似人类的情绪,包括喜悦和愤怒,可以通过脸来表达。

古古拉的灵感来源于安德森和加州理工学院教授拉尔夫·阿道夫(拉尔夫·阿道夫)合著的一篇细胞论文。他们在研究中指出,情绪之类的大脑状态可能表现出特殊的特征。例如,它们应该是持久的,在刺激消失后,它们应该能够持续一段时间。此外,随着刺激的增加,情绪可能变得更加强烈。

古古拉的团队固定了老鼠的头,让它们保持安静,然后提供不同的感官刺激来触发特定的情绪,并拍下它们的脸。例如,研究人员在老鼠的嘴唇上放上甜或苦的液体,以唤起愉悦或厌恶。他们还在一定程度上电击老鼠的尾巴,或者给它们注射氯化锂以引起不适。

科学家们知道,老鼠可以通过移动耳朵、脸颊、鼻子和眼睛来改变表情,但它们不能可靠地将它们与特定的情绪相匹配。因此,当老鼠对不同的刺激做出反应时,研究人员将面部肌肉运动的视频分解为超短镜头。

AI算法识别特定面部肌肉群运动所产生的不同表情。这些表情与被唤起的情绪状态有关,如愉悦、厌恶或恐惧。例如,快乐的老鼠把鼻子向下拉到嘴、耳朵和下巴前。相比之下,当它感到疼痛时,它会拉回耳朵,鼓起脸颊,有时还眯起眼睛。

小鼠的这些面部表情具有安德森和阿道夫提出的特征,例如,它们可以持续很长时间,这种强度与刺激强度密切相关。瑞士日内瓦大学(UniversityOfGeneva)神经变态患者卡米拉·贝伦(CamillaBelon)说:这种识别面部表情的方式有很大优势,因为它避免了研究人员强加的任何偏见。

后来,科学家们寻找大脑中可能编码这些情绪的脑细胞。利用一种叫做光遗传学的技术,他们针对老鼠身上的单个神经元回路,这些神经回路被证明能在人类和其他动物身上触发特定情绪。当研究人员直接刺激这些回路时,老鼠表现出了相应的面部表情。

最后,研究人员使用了一种叫做双光子钙成像的技术来识别小鼠大脑中只有在特定情绪和面部表情被唤醒时才激活的单个神经元。Gracula推测,它们可能代表大脑中情感编码的一部分。我们认为情感编码可能在进化上是保守的,因此人类和老鼠的编码可能有很多共同之处。

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