孤独症流量门户 自闭症机构入驻

社会脑:基因、环境与孤独症

  • 2020-10-21 22:47:51
  • 兰丹梅
  • 自闭症科研;
  • 2W次
  • 分享
来   源:杭州心驿
作   者:兰丹梅
关注机构:
联系机构:
摘   要:“除了与大脑的其它区域一样的受到基因控制外,社会脑的发展更容易受到环境的影响。孤独症是基因和环境交互的结果,在孤独症患者身上观察到的非典型的社会知觉和认知特征源自:(1)非典型的社会脑,和(2)不是局部存在的,而是广泛存在的非典型的大脑结构和功能。随着孤独症孩子的年龄增加,尤其是进入青春期,需求的增
关键词:孤独症,孤独症孩子,孤独症患者,孤独症谱系,孤独症症状,认知能力,融合教育,社会交往,提示,统合,孤独症谱系障碍,认知,辅助,心智理论,社会认知,执行功能,模仿

“除了与大脑的其它区域一样的受到基因控制外,社会脑的发展更容易受到环境的影响。孤独症是基因和环境交互的结果,在孤独症患者身上观察到的非典型的社会知觉和认知特征源自:(1)非典型的社会脑,和(2)不是局部存在的,而是广泛存在的非典型的大脑结构和功能。

随着孤独症孩子的年龄增加,尤其是进入青春期,需求的增加和环境的多变将给孤独症孩子带来“双重打击”。目前我们有能力做的,也只有是控制环境来解决孤独症带给我们的诸多困扰!”___RAY

目录

▣  社会认知与社会行为:共情、亲社会行为、ToM、道德判断

▣  认知社会脑(CSB)

▣  社会行为网络(SBN)和社会决策网络(SDMN)

▣  基因和环境对社会脑结构特性的影响

▣  孤独症研究人员绘制了社会偏好的脑回路

▣  孤独症患者的非典型额杏仁核功能连通性

构成社会生活基础的复杂过程是巨大的,包括社会刺激的检测和处理、心智活动、联系/关系的形成、社会学习等过程。这些过程在像智人这样的社会物种中高度相关,以至于认为复杂的社会环境是人类大脑的主要选择压力,被解决社会问题的所有方面所调节。作为这种“社会”进化压力的结果,人类大脑对社会刺激的处理表现出高度的专业化,包括从神经递质到神经网络水平的调节,从而形成了“社会脑”(Dunbar, 2009)。

社会认知与社会行为

社会行为是所有动物普遍存在的特征,尽管社会性的程度在形式和频率上存在巨大差异。只要人们研究社会行为,一个潜在的目标就是理解控制它们的机制。拥有不同背景和专业知识的神经科学家试图定义社会行为背后的核心神经机制,但定义“社会脑”就像可能在其控制下的行为一样复杂。这是因为社会行为有许多不同的形式(亲近、攻击、接近、安慰、分组、交配、养育、玩耍等等),每一种都涉及许多不同的认知过程、行为元素和互动。社会行为的神经控制本质上比行为本身更复杂。然而,如果我们要真正理解社会行为的本质和普遍性,那么决定大脑如何以及在哪里处理和塑造对社会因素做出反应的行为是非常重要的。

严格地说,行为是指可观察到的运动反应。然而,社会行为这个术语的使用可以被启发性地用来捕捉一些更一般的东西:最终影响社会领域行为输出的认知过程。例如,社会识别或区别就是相对简单的认知任务的好例子,这些任务在动物中几乎无处不在,通常被称为一种社会行为。但是“社会认知”这个术语应该指它所产生的社会行为吗? 社会认知和社会行为这两个术语是否应该等同,可以归结为一个人如何看待认知过程和由此产生的运动输出。

社会认知(social cognition)指的是能促进同种个体间行为应答的信息加工过程,是一种有益于复杂多变的社会行为的高级认知过程,一直是心理学、社会学乃至人类学等领域共同关注的焦点。

最近的研究发现,其它动物的社会行为与我们非常相似,包括共情、安慰、合作和策略欺骗。此外,对人类、非人灵长类动物和啮齿类动物的神经生物学研究已经确认,共有的大脑结构,所谓的“社会脑”,显然专门用于调节这些功能。

偷取他人储存的食物给西方灌丛鸦带来了强大的社会压力,它们要处理同类“知道”和“不知道”它们储存食物的习惯。在观察同源物的情况下,灌丛鸦会把食物藏在观察者看不到的地方,建造假的储存来欺骗观察者,如果它们知道自己之前被观察到了,它们会把食物重新藏到一个新的地方。 

在这里,从比较的角度调查了社会神经科学的最新发现并得出结论,使我们成为人类的社会行为,产生于与其他动物广泛共享的机制,以及一些似乎是人类和其他灵长类动物所独有的机制。

人类世界的社会认知定义为构成社会能力或社会行为基础的任何认知加工(如感知、推理、记忆、注意力、动机和决策),但这在某种程度上不同于更广泛的非社交能力和行为。社会认知是理解他人心理状态(比如信念和情感)的能力,在社会互动过程中,通过将他人的行为与过去的互动记忆以及对未来行为的实时预测相结合,做出灵活反应的能力,这些对社会中成功的互动至关重要。这些定义暗示着社会认知是社会互动所产生的行为的重要组成部分。Redish(2016)支持这一观点,认为决策过程中的“深思熟虑”和认知更新在动物积极行为时实时发生。考虑到所有这些,可以理解为什么有时将社会认知和社会行为混为一谈是可以理解的。

如果信息的认知加工是在运动反应发生的同时发生的,那么社会认知本身就是社会行为表达的一个中心部分,即使它本身并不是可测量的运动输出。因此,一种简单的观点可能是,对来自特定物种的激动信号进行神经处理以告知比如战斗,屈服或奔跑的决定等,将其视为认知,而战斗,屈服或奔跑的行为(即最终决策过程的具体结果)是行为。同样,例如,心理理论通常是指“高阶”认知过程,该过程可能会或不会导致可观察到的运动输出,因此完全是“认知”。但是在某种程度上,心理理论会影响由此产生的可衡量的社会行为(如进取或回避)。的确,在认知结束与行为开始之间的区分是棘手的,并且在这两个术语之间很容易迷失。 

社会认知涉及共情、心理理论、道德。共情是社会认知的基础,是建立在对自我情绪的知觉上的。研究发现至少有三个神经系统在共情中起重要作用:镜像神经元系统、位于前岛和中扣带皮层的情绪共情系统,以及几乎与DMN网络重叠的心智理论的认知共情系统。情绪共情系统和认知共情系统通过腹侧前额叶皮层(vMPFC)连接。孤独症导致了受影响个体的社会认知能力的广泛性受损。 

共情是一种识别、理解和分享另一个人、动物或虚构人物的思想和感受的能力。它包括体验他人的观点,而不仅仅是自己的观点,从而促进情感互动,并根据相关的社会环境和社会关系促使来自内心的亲社会或帮助行为,而不是被迫的。

共情有一个很深的进化基础,源于古老的亲代照料的系统遗传学实践,它有助于遗传遗产向后代的传播。最初为了照顾子女而发展的动机系统逐渐被用于促进不相关群体成员之间的积极关系。

共情帮助我们与他人建立联系并帮助他人,但就像其他特征一样,它可能也有一个自私的动机:利用他人作为“社会天线”,帮助我们察觉危险。从进化的角度来看,建立一个他人意图的心理模型是至关重要的:例如,一个闯入者的到来可能是致命的,因此发展对他人信号的敏感性可能是挽救生命的。 

最终,共情和亲社会行为成为了一种在不相关的个体之间形成和维持强大社会联系的有效手段。共情使人类能够感受到他人的痛苦,从而促进情感互动,并根据相关的社会环境和社会关系促进对其他同类的亲社会行为。 

与他人的社会关系的发展和维持往往依赖于亲社会行为,亲社会行为可以定义为有意使他人受益的自愿行为。在亲社会行为中,研究者区分了情境特定的代价高昂的亲社会行为(以自我为代价帮助或分享)和非代价高昂的亲社会行为(帮助和分享使他人受益但不以自我为代价,和一般的亲社会行为(帮助、安慰或与他人分享的意图)。

婴儿表现出一种理解,即人们的行为是由意图引导的,并且在18个月大之前就能够根据这种理解采取行动,包括试图安慰父母。在孩子五、六岁的时候,他们会对别人的想法有更深入的理解。研究表明,那些促进和树立共情榜样的父母会培养出更有共情的孩子。这一特征在儿童期和青春期稳步发展。尽管如此,大多数人可能会对像自己一样的人产生更大的共情,而对家庭、社区、种族或种族以外的人的共情可能会减弱。

共情(Empathy)、同情(sympathy)通常可以互换使用,但它们并不相同。同情是一种对他人的关心,一种希望他们变得更快乐或更好的愿望,而共情涉及分享他人的情感。

一些神经科学家提出了“镜像神经元”的概念,认为它可能是共情的一种来源。据推测,这些神经元通过面部表情和其他形式的肢体语言,增强了展示、阅读和模仿情绪信号的能力,从而增强了共情。但是,镜像神经元是否真的以这种方式在人类体内运行,这是一个长期存在的科学争论的主题,一些科学家质疑它们的存在。

心理理论(ToM)是指通过将情感和认知的心理状态,如欲望、信仰、意图和情感等归因到他人身上,来解释、预测和理解他人行为的能力。ToM的机制至少包括三个基本过程: 表现认知和情感的心理状态,将这些心理状态归因给他人,最后应用(或部署)这些心理状态来正确理解和预测行为。ToM可细分三类:感性(对视觉和注意力的理解)、动机性(对目标和意图的理解)和信息性(对知识和信念的理解)ToM。

正常发育的孩子评估他人思想、情感、意图和信念的能力会随着时间的推移而增长。虽然儿童心理理论的主要进展发生在学前阶段,但这种能力在整个儿童时期持续发展,甚至进入青春期和成年期。事实上,如果没有这种能力,我们将很难生存。

相对于情绪知觉和共情,ToM被认为是一个相对高级的认知过程。许多物种可以预测其他物种的目标,但只有人类,或许还有一些非人类的灵长类动物,可以将自己的思维视角与他人的思维视角区分开来。ToM的过程非常关键地涉及自我投射,因为我们必须想象自己和另一个人处在相同的情况下,用我们自己的经验去模拟和理解那个人的思想。因此,ToM过程不仅需要表征当前和记忆事件材料,这主要依赖于人脑后半球,还需要区分自我和他人,这是前额叶皮质的关键功能。

道德判断是最复杂的社会行为之一。它包括各种较低阶的认知过程,比如区分自我和他人,和整合社会规范,计算目标导向的行为,对他人表现同情以及推断他人的意图。道德判断研究报告的FC结果不仅涉及情绪知觉、共情、ToM的区域,还涉及其它区域,如中间内侧眶额叶和中央前沟之间的FC,以及ACC和丘脑。

认知社会脑(CSB)

1990年,Leslie Brothers提出灵长类大脑中存在一些被进化所保留下来并范畴特异性了的负责社会认知的区域,即“认知社会脑”(the cognitive social brain)。社会脑假说的主要观点是:包括人类在内的灵长类大脑内存在着旨在认识和理解他人的神经机制,通过该中枢人类才得以能够在在社会交往过程中迅速处理与他人相互作用的各种信息。社会脑的基本功能体现在社会交往过程中,它承担着观察和理解他人意图、愿望、信念、推测等信息的处理功能,从而实现与他人进行有效沟通和交往的目的,即社会认知能力。

Leslie Brothers将社会认知定义为“对任何信息的处理,最终形成对他人性格和意图的准确感知”。她提出灵长类动物的社会脑是为了支持这种认知而发展起来的。在先进的神经成像技术普及之前,Brothers的社会脑是基于损伤研究、电刺激研究和灵长类大脑神经元的单位记录的结果。Brothers提出了在杏仁核(AMG)、颞叶皮层(即颞下皮层和颞上沟)和眶额叶皮层(OFC)中支持社会认知的可识别核心操作。她声称,与其他物种相比,灵长类的杏仁核支持更多样化的社会影响(例如,羞耻,胜利,嫉妒,父母的温柔,浪漫的爱),而这些是灵长类所经历的复杂社会生活所必需的。Brothers还注意到在杏仁核、颞下皮层和颞上沟发现了面孔选择神经元。这些神经元被认为是一个进化系统的组成部分,使灵长类动物能够解释其他个体的信息。

在接下来的几年里,Robin Dunbar和他的同事们为灵长目动物独特的巨大新大脑皮层提供了进化论解释。邓巴的“社会脑假说”认为灵长类动物进化出了一个巨大的新大脑皮层来应对它们异常复杂的社会生活。这一发现得到了支持:仅在灵长类动物中,大脑大小与群体大小正相关。在其它分类类群中(如鸟类、有蹄类动物、食肉动物),大脑与配偶结合行为的存在密切相关。Dunbar提出,灵长类动物群体中许多成员之间的社会关系在性质上与其他物种中严格观察到的配偶之间的关系相似,因此,群体的大小仅在灵长类动物中与大脑大小的几个指标呈正相关。

关于CSB的早期观点为人类和非人灵长类动物的社会神经科学研究提供了一个目标。在20世纪90年代及以后,CSB被发展为包括大脑的其他区域,或更具体的亚区域,这些区域之前被识别。同样,扩展了该网络的功能,并确定了新的神经机制。例如,在20世纪90年代初到中期,在猕猴的前运动皮层和下顶叶皮层中发现了第一个镜像神经元。灵长类动物大脑中镜像神经元的发现,以及人类情感镜像系统的发现,对于观点获取和其他导向信息的专门网络的提出,是一个重要的里程碑。大约在这个时候,人类的正电子发射断层扫描(PET)探索了心智理论(ToM)的神经关联,它被定义为一种独特的人类能力,将独立的精神状态归因于自己和他人,以解释和预测行为。 

在人类中,挑战ToM能力的行为任务激活了背前额叶皮层、后扣带皮层、颞极和后颞上沟(pSTS)。随着功能磁共振成像(fMRI)技术在社会认知神经科学中的广泛应用,CSB得到了进一步的定义。神经成像与功能核磁共振鉴定颞顶叶连接(TPJ)在ToM的作用。 

更好的成像工具使人们对CSB有了更深入的了解。例如,一些研究人员使用fMRI或PET扫描来证明OFC在将情感突出和奖励/动机价值归因于社会刺激方面的作用,并表明前扣带皮层(ACC)对共情很重要。类似地,梭状回的脸区被认为是一个有选择地激活人类的脸的区域。CSB发展的这一时期,一个主要的关注点是识别负责明确界定社会信息处理或认知方面的特定领域。 

认知社会脑被重新审视和修改,以解释由这些新方法和社会神经科学作为一个分支学科的日益增长的兴趣所带来的其他感兴趣的领域。这个更新的认知社会脑详细阐述了pSTS、AMG和OFC(最初由Brothers提出的区域)的作用,现在包括ACC、TPJ、颞极和内侧前额叶皮层(mPFC)。纹状体和脑岛也因其在社会认知中的作用而声名远扬。综上所述,我们这里所说的认知社会脑网络的主流观点包含了大脑皮层结构(即ACC、pSTS、mPFC和OFC),与大脑其他皮质和非皮质区域的支持一起工作(即AMG、TPJ、岛叶皮层、后扣带皮层、纹状体和颞极),调节复杂的社会行为和决策。

在过去的十年里,研究已经在更精细的空间分辨率下检验了核心和相关区域的社会功能。广泛的神经生理学记录描绘了猕猴在神经元水平上的社会功能,这只是一个例子。这项研究表明,社交功能可以高度特定于认知社会脑区域内的神经元亚群。另一个值得注意的发展是对人类社会认知不同方面的特定网络的描绘(Kennedy and Adolphs, 2012)。例如,一个由TPJ和mPFC背侧组成的“思维网络”(Lee and Seo, 2016),一个由腹侧运动前皮层、下顶叶和STS组成的“镜像神经元系统”(又名“行动观察网络”) (Kilner, 2011; Rizzolatti and Craighero, 2004),一个“基于情感和价值的处理网络”,由杏仁核、腹侧前额皮层、眼窝前额皮层和纹状体组成(Ruff and Fehr, 2014),以及由前扣带皮层和前脑岛组成的“共情网络” (de Vignemont and Singer, 2006),所有这些都建立在上述认知社会脑的更广阔视野的基础上。 

在上述属于CSB范畴的网络和系统中,镜像神经元系统和心智化网络最近受到了特别的关注,这两种系统的不同是基于它们在社会互动中不同的和关键的角色。镜像神经元系统由运动前区和顶叶皮层组成,这些区域包含具有镜像特性的神经元,通过与视觉处理区域(即STS)的联系,促进社会信号的处理(Rizzolatti and Craighero, 2004)。相比之下,心智化网络促进了预测和解释他人行为的能力。镜像神经元系统和心智网络由于各自在“社会检测”和“社会评价”方面的功能,可能共同构成人与人之间交互过程中社会信息处理的核心要素(Vogeley, 2017)。这两种网络及其相关功能也处于一个争论的中心,即理解他人是通过自动模拟(即通过镜像神经元系统)还是通过抽象推断(即通过心智化网络)实现的(Alcalá-López et al., 2019)。 

越来越多的证据表明,在灵长类动物中,杏仁核是处理复杂社会生活需求的核心。Bickart等人(2014b)回顾并总结了啮齿类动物和灵长类动物在关键区域,更重要的是在涉及社会脑的回路方面的大量可用的功能、解剖和神经心理学数据。基于这一广泛的回顾,作者描绘了5个大规模的大脑网络:3个锚定在杏仁核的部分不同的大脑网络 (所谓的社会知觉网络,社会归属网络和社会厌恶网络) (Bickart et al., 2014a,b),以及另外两个已经被广泛描述的大型网络组件,即镜像网络(Rizzolatti and Craighero, 2004)以及心智化网络(Frith and Frith, 2006) (图2)。这些网络与八个典型的大脑网络(Yeo et al., 2011)重叠(例如,带有腹侧注意/显著网络的社会厌恶网络,带有默认模式网络的社会知觉与归属网络),这表明,正如可以预料的那样,许多相关的结构在其他心理过程中也起着许多作用。因此,相互的,许多仍有待阐明,相互依赖可能存在于不同的神经网络。

认知社会脑的新定义侧重于支持灵长类特殊认知的机制、皮层结构,以及寻找具有特定社会领域功能的区域。我们承认,并非所有的概念,我们统称为CSB是完全一致或源自Brothers的观点(Lieberman, 2012; Singer, 2012)。回顾比较和对比网络和系统对认知社会脑的贡献的不同方式将提供一个比我们能在这里概述的更详细的描述。总的来说,CSB的工作是多方面的:(i)主要根据从人类和非人类灵长类收集的数据,(ii)主要(但不完全)位于新大脑皮层,因此可以视为一种相对进化衍生的特征,和(iii)谈到了对社会决策、计划、情感、判断和复杂或“高级”认知至关重要的调节行为。

社会行为网络(SBN)和社会决策网络(SDMN)

灵长类动物的大脑皮层是一个惊人的进化发展,它使我们人类这样的物种能够利用和开发我们世界上大量的社会和生态方面。但是行为生态学的文献已经提供了大量的例子,证明了动物的异常复杂的社会行为,这些动物的新大脑皮层无法与灵长类动物的大脑相媲美(即使是有的话)。诸如此类的例子清楚地表明,异常发达的新大脑皮层并不能单独解释复杂社会行为的表达。

虽然定义CSB的工作正在顺利进行,但Sarah Newman采用了一种截然不同的方法来概述社会行为的神经基础。Newman的社会行为网络(SBN)定义了一个在哺乳动物中保存的大脑皮层下区域回路,这些区域反复且可靠地涉及到一系列社会行为的管理(Newman, 1999)。网络包括下丘脑视前区(POA),内侧延长杏仁核(这是由内侧杏仁核(MeA)和终纹底核(BNST)),外侧隔(LS)、下丘脑(AH)、腹内侧下丘脑(VMH)、周围灰色(PAG)和中央灰色(CG)(最初被含糊地称为中脑) (见图3)。SBN的灵感来自于神经行为学领域的发现,这些发现反复支持这些区域是雄性和雌性交配行为、父母行为和各种形式的攻击行为的调节者。Newman认为,这些大脑区域符合特定的标准,符合纳入SBN的资格:每个区域(1)必须支持一种以上的社会行为,(2)相互连接,(3)包含性类固醇激素受体。综上所述,SBN代表了一个皮层下边缘网络,它支持性类固醇调节社会行为谱的表达。

这种关于社会脑的观点很大程度上受到了仓鼠早期研究的启发,在这些研究中,MeA和BNST不同亚区域的损伤导致了特定的性行为缺陷。外,对直接早期基因c-fos表达的分析表明,在雄性和雌性仓鼠中,MeA和BNST的亚区域在性行为和攻击性行为中都是选择性活跃的。其它促进SBN发展的研究利用离散病变、电刺激、局部激素或神经药理学操作和即时早期基因(IEG)表达来证明SBN的边缘区域相互关联(即LS、mPOA、AH和VMH) ,而中脑则调节着哺乳动物的一系列性行为、亲代行为和领地行为。

Newman(1999)强调,独立的社会行为是跨SBN的特定的、动态的、短暂的活动模式的涌现性属性,SBN的任何一个节点都不能启动或终止一个给定的行为。相反,Newman(1999)提出,社会行为是由网络的六个节点之间的活动的集体调整来调节的,这些活动调节了一种社会行为的出现而不是另一种。具体地说,这个观点认为SBN的每个亚单位的激活相对于彼此提供了整体神经模式的细微差别,这可能导致基于社会背景的不同行为结果。

总体格局可以采取Newman, Goodson和Crews所描绘的形式,在不同的社会背景下,不同的节点达到顶峰或沉默。另外,不同社会背景下的激活模式可能产生更微妙的差异。例如,总体格局可能看起来很大程度上相同,但大小不同(例如,具有相同的相对模式,但所有节点在一个上下文中比另一个上下文中表现出一个或多个数量级的激活)。神经激活的集体模式似乎区分了求偶、交配、攻击、服从、领土标记、筑巢、护理、配偶保护、保护幼仔和其他社会行为(Newman, 1999)。这样,Newman(1999)避免了任何特定大脑区域的领域特异性的强烈主张。 

值得注意的是,Newman承认SBN只应被视为社会脑的“核心”,而不是整个社会的大脑;两者都承认有额外的基础前脑区域负责调节压力和奖励过程,还有皮层区域负责执行功能。最终,以下共同主题将SBN启发的原始研究统一起来:(i)强调保守网络的比较观点,(ii)神经调节性类固醇在支配网络中的社会功能方面的重要性,以及(iii)社会行为从网络节点的集体行动中出现。

2011年,Lauren O‘connell和Hans Hofmann提出了一个扩展网络,将SBN与中脑边缘奖励系统合并在一起。O‘connell和Hofmann(2011)提出,中脑边缘奖励系统可以评估外部刺激(无论是社会性的还是非社会性的)的显著性,但是它与SBN的接口为功能评估和参与社会行为提供了动力和效价。与SBN一样,中脑边缘奖励系统也是前脑-中脑相互连接的大脑区域组成的网络。中脑边缘奖励系统的主要亚单位包括伏隔核(NAc)和腹侧被盖区(VTA),然而,它也包括LS和BNST(作为奖励系统和SBN之间的重要中继点),纹状体(Str),腹侧大脑皮层(VP),基底外侧杏仁核(BLA)和海马(HPC)。 

O’connell和Hofmann(2011)认为,SBN和中脑边缘奖励系统最好被视为两个子网络,它们共同协作,形成了他们所说的“社会决策网络”(SDMN)。他们认为,SDMN负责调节和实施适应性行为输出,以应对重大的环境挑战和机遇。他们继续证明了SDMN在每个主要脊椎动物中的深同源性。O’connell和Hofmann(2011)承认,此前人们已经认识到,前额叶皮层(PFC)是哺乳动物奖励系统中的一个区域,但脊椎动物之间PFC的同源性尚不清楚,因此很难将其纳入保守的SDMN中。考虑到PFC对于研究认知社会脑的人来说是一个重要的研究领域,这一点很重要,这可能表明,在进化史上,复杂的大脑皮层在社会行为中的作用开始得比灵长类动物和其他脊椎动物的分化时期还要早。

基于SBN的比较传统,O’connell和Hofmann(2012)绘制了88个物种的SDMN基因产物的表达谱,这些物种代表了脊椎动物(哺乳动物、两栖动物、爬行动物、鸟类和硬骨鱼)五大谱系。他们发现,在SDMN的节点上,与多巴胺、性类固醇和非肽系统相关的神经化学特征在主要脊椎动物谱系中显著地保存下来。特别的是,这些神经化学系统的受体在整个SDMN的分布显示出显著的分类变异。因此,主要脊椎动物谱系之间或内部社会行为的物种差异可能来自配体产生位点或跨SDMN的受体相对密度上的选择压力。 

基于SBN的比较传统,O’connell和Hofmann(2012)绘制了88个物种的SDMN基因产物的表达谱,这些物种代表了脊椎动物(哺乳动物、两栖动物、爬行动物、鸟类和硬骨鱼)五大谱系。他们发现,在SDMN的节点上,与多巴胺、性类固醇和非肽系统相关的神经化学特征在主要脊椎动物谱系中显著地保存下来。特别的是,这些神经化学系统的受体在整个SDMN的分布显示出显著的分类变异。因此,主要脊椎动物谱系之间或内部社会行为的物种差异可能来自配体产生位点或跨SDMN的受体相对密度上的选择压力。

基因和环境对社会脑结构特性的影响

共情和亲社会行为是儿童社会关系发展的重要方面。先前的研究表明,与亲社会行为相关的社会脑区域的结构发展是长期的。 

与他人的社会关系的发展和维持往往依赖于亲社会行为,亲社会行为可以定义为有意使他人受益的自愿行为。许多先前的研究已经利用诸如自我报告、家长报告和实验测量等多种指标调查了儿童和青少年亲社会行为的起源。这些研究表明,亲社会行为的最初迹象在18个月大的孩子身上已经很明显了,但与此同时,这种行为会在儿童和青少年时期继续发展。这就引出了一个问题,亲社会行为是天生存在的,还是通过社会经验习得的。

之前的研究报道了基因对成人和儿童全脑发育的影响,但是这个问题还没有专门针对社会脑的区域提出,这些区域的皮层厚度和表面积的发展轨迹一直持续到成年早期。这就引出了这样一个问题:社会脑是否对环境的影响更敏感。 

与之前的全脑研究一致的是,有证据表明,基因对儿童时期的大脑结构,特别是对大脑的表面积,对包括社会脑的所有区域都有影响。对mPFC、pSTS和楔前叶的遗传影响的估计与之前的研究相似,之前的在青少年和成年人中研究显示遗传对全脑表面积的影响估计为71-92%和局部表面积(包括内侧额叶区域)估计为12%至68%。 

与表面积不同的是,有证据表明,除了楔前叶以外的所有区域,童年时期的社会脑区域的皮质厚度都受到遗传和环境的影响。这些发现补充了先前的研究,这些研究报告了遗传对全脑皮层厚度的强烈影响(52-81%),但是在整个生命周期中对局部皮层厚度的估计值却存在较大差异(0-76%)。对mPFC和pSTS皮层厚度的遗传力估计显示了遗传和共享环境因素的影响,这突出表明,与其它大脑区域相比,这些社会脑区域的皮层厚度可能更容易受到环境影响。 

有趣的是,TPJ显示了相对较高的环境对表面积和皮质厚度的共享影响。TPJ在社会处理和社会决策过程中始终被激活。鉴于社会加工依赖于环境输入,因此TPJ可能对社会环境特别敏感。此外,TPJ对社会行为的参与在发展过程中也会发生变化,并且该区域在功能性神经影像研究中经常显示出大脑--行为的相关性。尽管TPJ的结构与社会脑的其他区域遵循相似的发展轨迹,随着时间的流逝,对TPJ结构的不同遗传和环境影响可能会变得更加明显,最终,环境因素对TPJ结构的影响要大于遗传因素。

孤独症研究人员绘制了社会偏好的脑回路

有些人喜欢结识新朋友,而另一些人则讨厌结识新朋友。对于患有孤独症等疾病的人来说,不熟悉的社会互动可能会产生恐惧和焦虑等负面情绪。斯克里普斯研究中心的一项新研究揭示了两个关键的神经回路是如何决定社交接近和回避之间的选择的。 

研究孤独症的神经科学家们试图定义这些挑战背后的大脑回路,使诊断更精确,并开发测试治疗干预效果的方案。绘制大脑图谱工作涉及到多个区域,包括大脑的情感中心和负责协调思想和行动的区域。然而,确定这些区域变化与孤独症症状的因果关系一直是一个挑战。

神经学家Page博士的实验室研究使用了多种创新技术来解决这一挑战,在老鼠身上发现了两个能够独立控制社会偏好的特定回路。两者都将前额叶皮层中负责高级思考和决策的区域与大脑的情绪调节中心——杏仁核联系起来。 

Page解释说,像老鼠和人类这样的社交动物,通常会寻求社交活动,而社交活动能带来好处,包括增强抗压能力。但在孤独症、精神分裂症和其他社会缺陷的情况下,意外的社会遭遇可能会产生消极的情绪反应。 

作为社会性动物,我们将社会互动理解为积极或消极的经历,这些经历最终会影响我们如何调整与他人相关的未来行为。社交行为的积极方面(例如,社交缓冲)和消极方面(例如,威胁诱发的退缩)都是进化中保存下来的正常行为的一部分。对积极(例如,经历社交缓冲能力减弱)或消极(例如,普遍的社交恐惧和退缩)的不良反应是各种主要精神障碍的潜在因素,包括孤独症谱系障碍、精神分裂症、抑郁和焦虑。 

社交方式(正效价)或回避(负效价)之间潜在的神经回路和机制还没有被很好地理解。研究表明前额叶皮层参与社会信息处理,并且该区域的连通性或活动性改变与孤独症谱系障碍患者有关,也与孤独症谱系障碍的小鼠模型有关。除了前额叶皮层,杏仁核还与社会交往和神经精神疾病有很大关系。前额叶皮层和杏仁核是与社会信息和情绪效价处理有关的解剖学基质,然而,我们对内侧前额叶皮层(mPFC)和杏仁核回路在社会行为或效价编码中的功能作用知之甚少。目前还不清楚内侧前额叶皮层(mPFC)中投射到基底外侧杏仁核(BLA)的亚回路是否被招募并在功能上促成了社交接近-回避行为。

使用mPFC投影到BLA的逆行标记,发现,与前边缘皮层(PL)相比,下边缘皮层(IL)的BLA投射神经元在回应社会线索时优先被激活。对这些子回路的化学遗传学研究表明,激活PL-BLA或抑制IL-BLA回路会损害社会行为。这些结果揭示了在社会互动过程中,mPFC和杏仁核的子回路具有相反的不同功能。PL-BLA回路的持续闭环光遗传激活会导致社交障碍,与实时位置偏好行为回避所揭示的消极情绪状态相对应。脚电击反应性PL-BLA回路的重新激活会损害社交行为。综上所述,这些数据表明了一种回路级的机制,通过这种机制,效价编码的mPFC-BLA子回路形成了社交的接近-回避行为。

▣  在社交暴露过程中,IL-BLA投射神经元比PL-BLA神经元相对活跃。

▣  对PL-BLA预测的化学遗传学激活,而不是抑制,会减少社会互动。

▣  IL-BLA投射的化学遗传学抑制,而不是激活,会减少社会互动。

▣  社会调查期间PL-BLA投射的闭环光遗传学激活足以消除社会偏好。

▣  PL-BLA投影的光遗传学激活产生厌恶。

▣  负价PL-BLA投影的重新激活取消了社会偏好。 

发现,抑制PL-BLA或激活IL-BLA回路都不会改变社会行为。社会行为中PL-和IL-BLA回路的不同功能可能源于这些子回路中连接性质的不同。研究表明,BLA中存在两种类型的神经元:一种由正效价(如奖励)激活,另一种由负效价激活。与IL-BLA相比,我们在足部电击后表现出更大的PL-BLA激活,我们推测PL中有更多的神经元投射到BLA中的负价神经元,而IL中有更多的神经元投射到BLA的正价神经元。 

很可能这两个回路调节一般的情绪状态,而不是专门影响社会行为。有趣的是,人类神经成像研究表明,从mPFC到杏仁核的连通性是由正价和负价调节的,而反向连接(BLA-mPFC)只受正价的影响(Willinger et al., 2019)。在PL-BLA回路的情况下,我们的数据表明,它的激活创造了一种消极的情绪状态,这足以促进回避并导致缺乏社会偏好。研究证明了对IL-BLA回路的抑制导致了社会偏好的缺乏。值得考虑的两种可能的回路级机制,可用于通过mPFC-BLA投射来编码价:(1) IL-BLA编码正价与PL-BLA相反,或(2)IL-BLA抑制负价(即,通过mPFC或BLA内的局部微电路)。 

社交行为缺陷是孤独症谱系障碍的一个核心症状。尽管遗传风险因素和细胞基质(例如连通性)已经被识别和详细研究,但调节社会行为,特别是社会互动的回路还没有被很好地描述。这些行为背后的电路网络肯定是庞大而复杂的,在孤独症谱系障碍的背景下,似乎不可能有一个单一的“正确的”电路来研究。尽管承认了这一挑战,mPFC-BLA回路在孤独症谱系障碍病理生物学中仍有涉及,正如目前的研究结果所证明的那样,它对社会接近-回避和情绪行为发挥了强大的调节作用。这个回路在啮齿类动物、非人类灵长类动物和人类中都在进化中保留下来,它可以在结构和功能连接以及行为的层面上进行探索,为跨孤独症谱系障碍风险因素和其他精神障碍动物模型的这种回路检查提供了一个基本原理。

孤独症患者的非典型额杏仁核功能连通性

杏仁核位于大脑社会情感网络的核心,它与腹侧前额叶皮层的相互作用对孤独症患者的社会情感处理和调节等受损区域至关重要。 

孤独症谱系障碍是一种神经发育障碍,其特征是缺乏交流和相互社会交往,以及存在限制性和重复性行为。社会互动依赖于对社会情感信息的感知和评价,是经杏仁核及其与其它皮层和皮层下区域的功能连接(FC)加工处理,尤其是腹内侧前额叶皮层(vmPFC)。杏仁核的非典型结构和功能被认为是孤独症谱系障碍核心社会困难的原因。尽管杏仁核与前额叶皮层有着紧密的相互联系,很少有研究使用静息状态FC来检查孤独症谱系障碍患者杏仁核在功能相互作用和组织方面的差异。此外,杏仁核及其与前额叶皮层的联系在发育过程中发生动态变化。然而,我们对孤独症谱系障碍患者额杏仁核网络内在功能组织的年龄相关变化知之甚少。 

杏仁核始终与社会情绪处理有关,包括情绪处理、情绪调节、心理理论和眼神注视,所有这些在孤独症患者身上都受损了。在整个生命周期中,孤独症谱系障碍患者的杏仁核结构呈现出一种不典型的轨迹,最初在童年时呈现出过多的神经元,然后在成年后出现减少。患有孤独症谱系障碍的人在一生中所做的一系列社会情感任务中,杏仁核也会出现非典型的激活。然而,这些发现的本质在很大程度上是混杂的,孤独症谱系障碍中与任务相关的杏仁核激活,即使是对同样的社会唤起任务的反应,有一些证据表明两者都更低、更高。而大多数关于孤独症谱系障碍中杏仁核相关的社会情绪处理的文献关注的是成年人,最近的研究集中在患有孤独症谱系障碍的年轻人身上,并倾向于显示孤独症谱系障碍中与任务相关的杏仁核活动更高。 

杏仁核是一个异质性区域,在细胞结构上分为基底外侧(BL)、中央内侧(CM)和浅表(SF)亚区。这些亚区域支持不同的功能,现有的人类文献集中于CM和BL亚区域,这是杏仁核的两个主要核分区,主要基于灵长类大脑的细胞结构和结构连通性。BL杏仁核主要是一个感觉输入区,参与评估传入信息的情绪内容。相反,CM杏仁核主要是输出区域,并支持注意力分配和显着性检测。鉴于BL在评估情绪方面的作用,这一过程在孤独症谱系障碍中受损,BL杏仁核的改变可能与孤独症谱系障碍症状的严重程度特别相关。 

vmPFC由具有不同功能的亚区域组成,包括腹侧前扣带皮层(vACC)、吻侧前扣带皮层(rACC)、亚属扣带皮层、前vmPFC和内侧眶额皮层。rACC和前vmPFC在情绪的认知控制中起着特别重要的作用。杏仁核和vmPFC之间的FC可能与孤独症谱系障碍特别相关,因为这个回路支持对成功的社会互动至关重要的过程,包括情感关注、学习和调节,所有这些在孤独症患者身上都可能受损。杏仁核和腹侧前额叶皮层之间的相互联系,进一步提示,评估FC对于了解孤独症谱系障碍中杏仁核相关的改变至关重要。

杏仁核和vmPFC亚区之间的FC涉及到许多高阶社会情感过程,包括评价情绪、眼神注视、理解他人观点和情绪调节。孤独症患者表现出社交困难,包括不正常的面部处理,以及自动处理和判断情绪。研究发现孤独症谱系障碍个体的低额杏仁核FC,特别是在右侧BL杏仁核和rACC之间,这两个区域之前在社会情感过程中涉及,包括对输入信息的情感内容的评估,以及情绪的认知控制,两者对于成功的社会互动都是至关重要的。 

经对照多次比较,其他区域FC无组间差异,提示该诊断组间差异可能与右半球BL杏仁核- rACC FC有关。这种侧化与我们基于现存文献的假设相一致,即右杏仁核参与情绪调节和社会功能,以及之前发现的额杏仁核FC的侧化。孤独症谱系障碍中较低BL杏仁核- rACC FC的发现是建立在已有文献报道的孤独症谱系障碍个体额杏仁核差异的基础上的,通过将这一发现的年龄范围扩大到儿童中期,并将BL杏仁核和rACC之间的相互作用确定为可能与孤独症谱系障碍有关的额杏仁核回路的一个特定方面。 

越来越多的文献表明,在孤独症谱系障碍患者中,杏仁核是一个重要的功能障碍位点,并强调了额杏仁核回路的改变,特别是在孤独症谱系障碍中,BL杏仁核和rACC之间的相互作用。内在额杏仁核连接的中断可能会导致孤独症相关的社交缺陷,但进一步评估这种关系还需要继续进行的研究。作为社会情感发展的一部分,额杏仁核回路也与儿童和青少年时期的焦虑症状有关。患有孤独症谱系障碍的儿童和青少年在同时出现焦虑的风险上更高,这种焦虑通常出现在孤独症个体的童年和青春期。患有孤独症谱系障碍的儿童和青少年有更严重的社会缺陷,以及对这些困难的洞察力,特别容易出现焦虑症状。越来越多地,对患有孤独症谱系障碍的儿童和青少年的干预集中于针对焦虑的共病症状。

展开全部

来源机构专栏sign up

作者专栏sign up

兰丹梅
兰丹梅
人物性质:诊治医生
所属单位:上海市养志康复医院
人物特长:诊治医生
区     域 :上海松江区
单位性质:公办诊疗医院| 残联定点机构
热点文章
1阿斯伯格综合征测试方法
2最新的家长来信
3 安徽宿州市爱心企业情暖特殊教育中心
相关文章sign up
  • 消毒环境

    2020-08-10

    原创马凌冬BCBA选择题在ABA中,“消毒”一词指:A.用消毒液清理房间B.用消毒纸巾擦拭教具C.撤除学习环境中的强化物...
  • 01在校干预从泽琳进入校区,经过一周的观察和评估结果,我们发现泽琳在多人环境的容忍度是比较差的。先要泽琳能够在教室里面待...
  • 自闭症的发病分子机制目前尚未研究清楚,自闭症儿童典型的核心症状提示了这个人群中可能有些共同核心神经回路或信号通路发生了异...
  • 相信不少人都有这样的感受,身边的自闭症孩子越来越多了。去网上翻翻报道,发现确实近些年来自闭症的患病率越来越高。根据美国疾...
  • 瑞典科学家以过去26年间出生的双胞胎作为研究对象,进行分析比较之后,他们发现相比环境因素,遗传对自闭症发病率的影响要大得...
  • 一岁左右孩子会进入语言发展的关键期,听觉系统的发展会起到至关重要的作用,两岁左右,孩子的语言会发展的更快速。你会发现,孩...
  • 随着工业和农业的发展,人们要释放大约80000种化学物质到自然环境中,其中约1000种具有神经毒性,还有许多化合物的毒性...
  • 上述结果表明,吸烟与ADHD的高患病危险性相关。动物研究已经表明尼古丁和酒精能够造成特定脑区的发育异常,这些异常可以导致...
相关资讯sign up