了解你在社会系统中的地位不仅可以保护生物资源，减少侵略行为所消耗的能量，而且可能是你生存的关键。早期的研究已将大脑额叶中一个高度互连的区域(称为内侧前额叶皮层(mPFC))与人类和啮齿类动物的社会主导地位联系起来，但确切的机制和回路尚不清楚。

在一项新的研究中，索尔克研究所的科学家们根据社会竞争分析和对老鼠进行的神经活动记录的人工智能模型，深入研究了人们如何计算社会排名的神经相关性。

除了小鼠竞争奖励的新测定之外，研究人员还开发了一种名为AlphaTracker的数字视觉工具来跟踪多个未标记的动物。作者将隐马尔可夫模型与线性模型相结合，解码了mPFC中的整体神经活动，以根据小鼠的社会等级预测小鼠在社会竞争分析中的行为。研究小组揭示了一个自上而下的神经回路，涉及mPFC和外侧下丘脑中的神经元，调节社会支配行为，特别是在涉及奖励的竞争场景中。

索尔克研究所系统神经生物学实验室教授、该论文的资深作者KayTye博士表示：“大多数社会物种都会将自己组织成等级制度，以指导每个个体的行为。了解大脑如何调节这一过程可能有助于我们理解社会地位、孤立和精神疾病(如抑郁、焦虑，甚至药物滥用)之间的相互作用。”

该研究结果于2022年3月16日发表在《自然》杂志上，题为“皮质集合体通过下丘脑输出协调社会竞争”的文章。

研究小组发现，小鼠的大脑活动模式有所不同，具体取决于敌对动物的社会等级。根据将大脑活动模式与既定社会等级相关联的研究，科学家们准确预测了哪种动物将赢得食物奖励。

为了在一群老鼠中建立自然的社会等级制度，研究小组最初将四只老鼠关在一个笼子里。然后，他们以“循环赛”的方式从这些人中选出一对，让他们相互竞争以争夺食物奖励。该团队使用新的无线设备记录自由漫游动物的大脑活动，并开发了一种人工智能跟踪工具，使用新的建模方法来计算和分析它们行为的差异。科学家们发现，小鼠mPFC中神经元的活动可以预测对手的排名，准确率高达90%。

这篇论文的第一作者NancyPadilla-Coreano博士在索尔克大学担任博士后研究员，现在是佛罗里达大学的助理教授，他对结果感到惊讶，这些结果表明动物的神经活动不仅在比赛开始时标志着社会等级，但持续代表社会等级。

作者发现，mPFC神经元的活动与运动速度等行为相关。这使得他们甚至在比赛开始之前就可以预测哪只老鼠将赢得食物奖励。获胜者并不总是更具统治力的老鼠，而是具有“获胜心态”的老鼠。作者表示，该模型高度准确地捕捉到了竞争成功。作者发现，当老鼠的社会等级较高时，动物的自信心和“获胜心态”可能会降低。

“这是我们第一次能够捕捉到这些将社会等级与行为联系起来的内部状态，”泰伊实验室的研究生、该论文的共同第一作者KanhaBatra说。“在任何时间点，我们都可以利用这些内部状态通过大脑活动来预测动物的下一步行动。”

研究小组还发现，参与竞争的动物与领取奖励时以及群体与单独活动时的神经活动存在差异。研究小组仍然可以根据动物单独活动时的大脑活动来解码群体动物的社会等级。

泰伊说：“这些进一步的证据表明，我们与他人在一起时和独处时大脑处于不同的状态。”“无论你和谁在一起，如果你意识到周围的其他人，你的大脑就会使用不同的神经元。”

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标签：社会行为动物