非人靈長類動物可以表達他人的想法嗎?腦科學頂刊導讀 50期

2020-12-03 腦科學君

頂刊導讀目錄

1，鏡像的大腦組織：統計異常或半球功能性偏倚的逆轉？

2，低維時空動態性是整個皮層神經活動的基礎

3，腹側被蓋區多巴胺神經元控制動機行為過程中的動力向量

4，非人靈長類動物真的表達他人的想法嗎？

5，跨參考框架的知識：認知地圖和圖像空間

1，鏡像的大腦組織：統計異常或半球功能性偏倚的逆轉？

期刊：PNAS

作者：Loren

人們通常認為，認知功能是按照一種固定模式在大腦中不對稱地分布的，一些在左半球佔主導地位，另一些在右半球佔主導地位。雖然這一模式被認為是生物學上的最優模式，但它主要是基於那些只研究了一種功能的研究。

在本研究中，我們使用fMRI來確定每個參與者所有五個功能的偏側化。我們招募了一組非典型(右)語言優勢的左撇子樣本(n=24)，這使得我們能夠表徵其他功能的半球不對稱性，並將他們的功能分離模式與表現出典型語言優勢的左撇子(n=39)進行比較。

我們的結果顯示，大多數具有左側語言優勢的參與者都表現出功能性大腦半球分離的典型模式(44%)，或者只有一項功能偏離了這一模式(35%)。同樣，絕大多數右側語言佔優勢的參與者表現出完全鏡像的大腦組織(50%)，除了一個認知功能外，所有的認知功能都顛倒了(32%)。偏離標準分離模式一個以上功能的參與者表現出較差的認知表現，這與經常假設的半球功能分離的生物學優勢是一致的。

2，低維時空動態性是整個皮層神經活動的基礎

期刊：Current Biology

作者：Aleah-jing

在頭部固定的清醒小鼠的皮層活動中發現時空模式

認知源自大腦內部神經活動的動態流動。為了捕獲這些動態變化，我們使用介觀尺度鈣成像記錄了清醒小鼠背側皮質的神經活動。

我們發現，整個大腦皮層活動的大部分變異（~75%）可以由神經活動的~14個「模塊」的有限集合來解釋。每個模塊捕獲一種獨特的皮層神經活動的時空模式。這些模塊在動物中普遍存在，並在多種行為環境中可見。不同的行為狀態之間模塊的表達不同，並且特定的模塊需要感官加工參與，這表明模塊反映了核心皮層的計算。

總而言之，本研究結果表明，整個皮層範圍內的神經活動都是高度動態的，但這些動態僅限於一組低維的模塊，從而可能有效控制行為。

3，腹側被蓋區多巴胺神經元控制動機行為過程中的動力向量

期刊：Current Biology

作者：Aleah-jing

小鼠腹側被蓋區多巴胺神經元控制獎項行為中的作用力的產生及其方向

腹側被蓋區（VTA）是多巴胺的主要來源，尤其是對邊緣系統腦區而言。儘管進行了數十年的研究，但VTA多巴胺神經元的功能仍存在爭議。本研究通過使用配有五個正交作用力傳感器的新型頭部固定的行為系統，首次展示了多巴胺神經元的活動精確地表徵了動物產生的動力向量（隨時間施加的作用力）。

VTA多巴胺神經元的不同群體作用於不同方向的動力向量成分。採用光遺傳激發這些神經元，發現光遺傳信號的注入和產生的動力之間存在線性關係。光遺傳抑制使作用力的產生暫停或產生相反方向的作用力。同時，這些神經元還調節預期的舔舐行為的發生和執行。

我們的結果表明，VTA多巴胺控制著朝向或遠離任何動機相關刺激的作用力的大小，方向和持續時間。

4，非人靈長類動物真的表達他人的想法嗎？

期刊：Current Biology

作者：Aleah-jing

近二十多年的研究已經有一些令人信服的證據顯示，非人靈長類動物能夠理解其他個體的一些心理狀態，但卻不能表達其他人的想法。最近，三項採用預期期待（anticipatory looking，AL）範式的研究展示了一些非人靈長類動物顯示出內隱地理解他人想法的跡象。然而，由於廣泛存在的可重複性問題，AL範式的測量在人類文獻中越來越受到詳細審核。

我們認為，由於人類文獻中方法論和理論上的挑戰有相一致的趨勢，因此應當謹慎解讀非人類靈長類動物使用AL範式的他人信念表達的新研究。我們探討了未來的工作如何應對這些挑戰。此外，非人靈長類動物可能可以內隱地表達他人的想法，但卻沒有一個外顯的信念表徵系統來指導相關的行為，這將引發新的進化問題。

5，跨參考框架的知識：認知地圖和圖像空間

期刊：Trends in Cognitive Science

作者：Freya

空間和非空間概念域中異質中心和自我中心的構建

在人類和非人動物中，概念知識在一定程度上是根據低維幾何形式組織的，這些低維幾何形式依賴於空間表徵中的大腦結構和計算。最近，有兩個獨立的研究方向分別探究了與海馬結構相關的認知地圖以及與頂葉皮層相關的圖像空間；認知地圖與世界中心的環境表徵相似，而圖像空間與自我中心的空間關係相似。

我們回顧了支持認知地圖和圖像空間的證據，並提出了一個海馬-頂葉網絡，用以解釋跨多個參考框架的知識的組織和檢索。我們還認為，認知地圖和圖像空間可能是大腦創建低維內部模型的普遍思維傾向的兩種表現形式。

校審：Freya（brainnews編輯部）

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