心理所合作研究揭示靈長類情緒腦的起源及其功能發展

面部情感識別（facial emotion recognition）是人類重要的社交技能，這一能力讓我們能夠迅速而準確地識別他人的基本情感，例如快樂、恐懼等。這種社交能力在自閉癥譜系障礙（ASD）等社會認知障礙中常常受到嚴重影響。盡管面部情感識別在社交互動中扮演著至關重要的角色，但其起源至今仍不明確。

為探討這一能力的遺傳性及其在靈長類動物大腦中的內在機制，近日，中國科學院心理研究所腦與認知科學國家重點實驗室蔣毅團隊聯合中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所/深港腦科學創新研究院戴輯團隊開展了一項合作研究，通過人類雙生子設計，利用行為、功能核磁共振成像（fMRI），結合獼猴在體電生理記錄，跨物種地研究了面部情緒感知的遺傳性和神經基礎，深化了對情緒感知雙通道模型的理解，并闡明了靈長類情緒腦的起源及其功能發展。

遺傳與環境的貢獻

本研究采用經典的雙生子設計，研究人類面部情感識別能力的遺傳和環境影響（圖1）。雙生子分為同卵和異卵兩類，分別具備100%和50%的基因相似度，因而是研究遺傳作用的理想對象。在該實驗中，研究人員讓志愿者觀察包含不同空間頻率信息的情緒面孔，發現遺傳因素調控面部情緒知覺中的低空間頻率（LSF）加工，而高空間頻率（HSF）加工則主要受環境影響（圖2）。這一發現突出了遺傳與環境在面部情感識別中的不同作用，提示LSF和HSF可能具有不同的處理機制。

圖1研究的整體思路：基于雙生子的行為、功能核磁共振成像實驗以及基于獼猴的電生理實驗。

圖2：行為實驗設計及基于雙生子的行為實驗結果。

LSF與HSF的區分

低空間頻率（LSF）主要涉及面部情感的整體特征，而高空間頻率（HSF）則關注細節和變化。該研究進一步通過fMRI發現，LSF的情感識別與杏仁核的功能具有遺傳關聯，而HSF則不存在這種關聯。這表明LSF和HSF在面部情感識別中具有不同的神經基礎，反映了它們在情感處理過程中的功能分工。通過對獼猴杏仁核進行在體的單細胞記錄，該研究發現杏仁核存在加工LSF和HSF的不同神經元，進一步證實了LSF和HSF在面部情感感知中的區別（圖3）。

圖3：獼猴電生理實驗

先天與后天的爭議

這些研究結果提供了面部情感識別中LSF和HSF處理的遺傳和神經證據，表明LSF的識別能力主要是通過進化獲得，且受先天和遺傳模塊的調控，而HSF的能力則是在成長過程中通過學習獲得。這一發現為長期以來“先天與后天”之爭提供了新的視角，強調了面部情感識別能力的復雜性。

對自閉癥譜系障礙的啟示

本研究還揭示了LSF情感識別能力的遺傳特性，這一發現為尋找社會認知障礙（如ASD）的內表型提供了重要線索。了解面部情感識別的遺傳機制和神經基礎，將有助于更深入地探討這些障礙的成因和相關治療方法。

綜上所述，面部情感識別能力既受到遺傳因素的影響，也受到環境的影響。LSF和HSF的處理機制在情感識別中有著明顯的分工，遺傳學和神經科學的結合為我們揭示了這一能力的復雜起源。這些發現不僅幫助我們理解人類社交行為的基礎，還為研究和干預社會認知障礙提供了新的方向。未來的研究有望進一步揭示這一領域的更多奧秘，為改善和促進人際交往和社會適應能力提供有效的干預措施。

該研究獲得了科技創新2030、國家自然科學基金委、廣東省自然科學基金、中國科學院青促會、中國科學院跨學科創新團隊、深圳市發改委等項目的資助，并受深港腦科學創新研究院支持。

文章已在線發表于National Science Review。心理所王莉研究員和先進院張波博士為論文共同第一作者，心理所蔣毅研究員和先進院戴輯研究員為論文共同通訊作者。心理所魯溪芊助理研究員、王睿迪博士后、陳玉潔博士（已畢業）、周媛研究員做出重要貢獻。

論文信息：

Li Wang#, Bo Zhang#, Xiqian Lu, Ruidi Wang, Jian Ma, Yujie Chen, Yuan Zhou, Ji Dai*, Yi Jiang*. “Genetic and Neuronal Basis for Facial Emotion Perception in Humans and Macaques”,?National Science Review,https://doi.org/10.1093/nsr/nwae381