心理所研究揭示基因影響生物運動加工、自閉特質及二者關聯

　　肢體運動是人類的第二語言。舞者舉手投足之間，人們便能感受到激情和雋永；當靜止的卡通形象被賦予真實的運動，人們立刻看到了鮮活的生命；即使當身體輪廓不可見，人們依然可以憑借幾個置于關節上的光點，清晰地辨別他人的動作、了解其意圖、甚至預測其下一秒的行為。

　　上述現象無不表明，人類具有敏銳捕獲并準確感知生物運動信息的能力。這種能力對人類的生存及社會交往至關重要。然而，并非所有個體都能很好地識別生物運動。以往研究發現，自閉癥譜系障礙（ASD），一類以社會交往和交流障礙為特點的遺傳性疾病，常常伴隨著生物運動加工能力的異常。

　　是什么決定了生物運動知覺的個體差異？如何解釋它和個體自閉特質之間的關聯？為回答上述問題，腦與認知科學國家重點實驗室、中國科學院心理研究所的蔣毅研究員、王瑩副研究員及其團隊開展了一項行為遺傳學研究。

　　該研究揭示，生物運動知覺中的兩種基本能力——即視覺系統加工生命體的局部動態和整體結構的能力——分別由遺傳和環境因素主導。此外，遺傳因素可以很大程度上解釋生物運動加工的可遺傳成分和個體自閉特質之間的關聯。該研究成果最近發表于《美國科學院院刊》（PNAS）。

　　生物運動中所包含的各關節點的局部運動（圖1, Local BM cues）和骨骼的整體結構（圖1, Global BM cues）是視覺系統分析生物運動所依賴的基本信息。前人研究發現，二者的視覺加工過程存在很大差異——比如，提取和利用局部生物運動信息需要較少的注意資源及意識的參與，且不易受學習、噪音掩蔽及外周呈現等因素的影響，提示兩種過程可能由不同的神經機制介導。

圖1 光點生物運動刺激序列(上：完整的刺激；下：關節點位置打亂的刺激)及其包含的整體結構和局部運動信息

　　蔣毅研究組使用雙生子的實驗設計，分別探究了局部生物運動信息加工、整體生物運動信息加工及一般性生物運動信息加工能力的可遺傳性。基于同卵雙生子比異卵雙生子共享更多的基因而非環境這一特點，研究者可以通過分析同卵和異卵雙生子在所觀測變量上相似性的差異，并采用遺傳模型對數據進行擬合，估算出基因和共同環境對該變量個體差異的貢獻。

　　在實驗一中，研究者將構成生物運動的關節點的位置打亂，剝離整體結構的影響，從而考察觀察者對局部生物運動信息的加工能力（圖2, BM-Loc）。組內相關和遺傳模型擬合的結果表明，上述能力的個體差異主要由基因（遺傳度48%）而非共同環境所貢獻。

　　在實驗二中，研究者掩蔽生物運動刺激中的局部運動信息，僅保留整體結構為有效線索，以考察觀察者對后者的加工能力（圖2, BM-Glb）。與實驗一相反，遺傳分析的結果表明共同環境（解釋43%的個體差異）而非遺傳因素塑造了人對生物運動整體結構的知覺。

　　在實驗三和實驗四中，研究者不再單獨分離局部運動或整體結構，進一步證實了一般性的生物運動信息加工能力（圖2, BM1,BM2）具有可遺傳性。兩個實驗的結果一致揭示了基因和共同環境的聯合作用，模型擬合得到的遺傳度介于前兩個實驗的結果之間。

圖2 局部、整體和一般性生物運動信息知覺實驗的范式(上)及結果(下)

　　此外，研究者測量了雙生子被試的自閉特質，發現自閉特質本身具有較高的遺傳度。更為重要的是，局部生物運動加工能力較差的個體表現出較高的自閉水平，且基因可以解釋二者間75%的相關，說明它們受共同遺傳因素的調控（圖3）。

圖3 局部生物運動信息加工和自閉特質共享遺傳基礎

　　生物運動加工被認為具有重要的進化意義，因為理解身體的語言不是人類的專利，而是一種跨物種的能力。該研究發現生物運動知覺具有可遺傳性，為上述觀點提供了有力的證據。在此基礎上，該研究揭示了生物運動知覺的兩種基本成分在可遺傳性上存在分離，進而從遺傳學的角度支持并拓展了生物運動知覺包含兩種不同神經機制的理論觀點。同時，該研究推動了人們對自閉癥譜系障礙和生物運動加工缺損之間的關聯的認識，并提示后者可能是社會認知能力異常發展的標志。

　　該研究的合作者包括腦與認知科學國家重點實驗室的何生教授以及加拿大皇后大學的Nikolaus Troje教授。

　　該研究獲得國家自然科學基金、中國科學院腦先導專項、前沿科學重點研究項目、青年創新促進會等的支持。

　　論文信息及鏈接：

　　Wang, Y., Wang, L., Xu, Q., Liu, D., Chen, L., Troje, N., He, S., & Jiang, Y. (2018). Heritable aspects of biological motion perception and its covariation with autistic traits. PNAS, doi:10.1073/pnas.1714655115 (www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1714655115)

　　相關研究論文：

　　Wang, L., Zhang, K., He, S., & Jiang, Y. (2010). Searching for life motion signals: Visual search asymmetry in local but not global biological-motion processing. Psychological Science, 21(8), 1083-1089.

　　Wang, L., & Jiang, Y. (2012). Life motion signals lengthen perceived temporal duration. PNAS, 109(11), E673-E677.

　　Wang, Y., Wang, L., Xu, Q., Liu, D., & Jiang, Y. (2014). Domain-specific genetic influence on visual-ambiguity resolution. Psychological Science, 25(8), 1600-1607.