人類的生存和適應(yīng)有賴于迅速、有效地了解環(huán)境中的威脅信息。這種威脅學(xué)習(xí)大多數(shù)通過觀察他人的防御行為來習(xí)得。例如，當(dāng)一位同伴遇到蜘蛛時(shí)，他可能會表現(xiàn)出緊張或害怕的情緒，并可能采取避開或用某種方式防御的行為。如果我們觀察到這種情況，并注意到同伴對蜘蛛的反應(yīng)，我們可能會從中學(xué)習(xí)到蜘蛛是一種威脅。在將來遇到蜘蛛時(shí)，我們可能也會表現(xiàn)出類似的緊張或害怕情緒，并采取類似的避開或防御行為。盡管以往研究揭示出了與威脅學(xué)習(xí)相關(guān)的具體腦區(qū)和神經(jīng)過程，但目前對社會威脅學(xué)習(xí)多人情境、高生態(tài)效度科學(xué)依據(jù)的探索，仍然缺乏。
近日，浙江大學(xué)心理與行為科學(xué)系潘亞峰研究員及其合作者在Advanced Science（IF = 15.1）上發(fā)表了題為“A brain-to-brain mechanism for social transmission of threat learning”的文章，研究通過將腦磁圖技術(shù)、計(jì)算建模、正中神經(jīng)電刺激、眼動追蹤、皮膚電記錄、腦間同步分析相結(jié)合，探究了人類如何通過觀察他人的反應(yīng)來習(xí)得威脅信息。研究發(fā)現(xiàn)，社會威脅學(xué)習(xí)期間，觀察者與示范者的大腦活動發(fā)生同步；這種腦間同步性越強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果越好；腦間同步會受到社會關(guān)系（即，兩人之間的相對社會等級）的調(diào)節(jié)。
研究者首先邀請一組被試（示范者，Demonstrator）完成一項(xiàng)威脅學(xué)習(xí)任務(wù)。任務(wù)中，屏幕出現(xiàn)兩類中性圖片，其中一類圖片會伴隨概率性電擊。通過這一學(xué)習(xí)，示范者很快掌握關(guān)鍵威脅信息（哪類圖片伴隨電擊）。在學(xué)習(xí)過程中，示范者的大腦活動由腦磁圖記錄，他們的學(xué)習(xí)過程也會由攝像機(jī)全程錄像。這些錄像會隨后呈現(xiàn)給另一組被試（觀察者，Observer）。觀察者通過觀察錄像中示范者的威脅學(xué)習(xí)過程（如某類圖片呈現(xiàn)后是否伴隨示范者的厭惡表情等；如是，則推測該圖片大概率伴隨電擊），來間接習(xí)得威脅信息。值得注意的是，在觀察學(xué)習(xí)前，觀察者還需完成一項(xiàng)數(shù)學(xué)競賽任務(wù)（比較屏幕左右側(cè)數(shù)學(xué)算術(shù)的值大小），該任務(wù)用于操縱觀察者和示范者之間的相對社會等級。
社會威脅學(xué)習(xí)任務(wù)示意圖
眼動追蹤和皮膚電的結(jié)果一致顯示，示范者和觀察者均能有效習(xí)得威脅信息。進(jìn)一步地，研究者通過計(jì)算建模發(fā)現(xiàn)，觀察者能更快從比其社會地位更低的示范者處習(xí)得信息。這可能是因?yàn)橛^察者能快速對低社會地位示范者產(chǎn)生共情，分配更多注意資源，因而學(xué)習(xí)績效更佳。腦磁圖結(jié)果表明，觀察者和示范者的大腦活動在額邊緣環(huán)路（包括腦島、腹內(nèi)側(cè)和背外側(cè)前額葉皮層）發(fā)生同步；這種腦間同步能預(yù)測觀察者隨后的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。
社會威脅學(xué)習(xí)的群腦協(xié)同
通過機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)變預(yù)測模型，研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電擊即將施加于示范者時(shí)（即威脅“近在咫尺”時(shí)），腦間同步對觀察者學(xué)習(xí)效果的預(yù)測效力最大化。觀察者-示范者腦同步受社會等級調(diào)節(jié)，當(dāng)示范者的社會等級低于觀察者時(shí)，腦間同步更強(qiáng)。結(jié)合注視時(shí)長和瞳孔大小同步性分析，研究者推測腦間同步可能反映了共享注意和情緒過程。
時(shí)變預(yù)測建模、注視時(shí)長及瞳孔大小同步性分析
這項(xiàng)研究揭示了社會威脅學(xué)習(xí)的群腦協(xié)同機(jī)制。群腦協(xié)同既依賴于社會關(guān)系，又對人類適應(yīng)性的學(xué)習(xí)行為有預(yù)測作用。在接下去的工作中，研究人員的目標(biāo)是開發(fā)群腦協(xié)同調(diào)控技術(shù)（如群腦刺激、多人神經(jīng)反饋），用來操縱或訓(xùn)練個(gè)體間的腦同步，以實(shí)現(xiàn)社會認(rèn)知增強(qiáng)等。另一個(gè)未來方向是探究社會學(xué)習(xí)對后續(xù)決策或親社會行為的影響。
該研究獲得國家自然科學(xué)基金、教育部人文社科一般項(xiàng)目、瑞典研究委員會、克努特&愛麗絲瓦倫堡基金會、瑞典國立腦磁圖中心、斯德哥爾摩大學(xué)腦成像中心等的支持。浙江大學(xué)心理與行為科學(xué)系百人計(jì)劃研究員潘亞峰為論文第一作者和通訊作者，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院Andreas Olsson教授為論文的共同通訊作者，瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院的Mikkel C. Vinding博士、Daniel Lindquist教授、英國伯明翰大學(xué)的張磊教授對論文作出了重要貢獻(xiàn)。
潘亞峰研究員團(tuán)隊(duì)長期致力于社會學(xué)習(xí)和社會互動的群腦協(xié)同機(jī)制、模型與調(diào)控。以第一作者或通訊作者在Lancet Psychiatry (2023)、Advanced Science (2023)、Perspectives on Psychological Science (2022)、Journal of Educational Psychology (2022)、Journal of Neuroscience (2023)、NeuroImage (2018, 2020a, 2020b, 2022)、Cerebral Cortex (2023)等雜志發(fā)表論文多篇。課題組歡迎對社會認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、教育神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算建模等感興趣或有相關(guān)背景的博士后、研究生和本科生加入，有意者請聯(lián)系yafeng.pan@zju.edu.cn或關(guān)注實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站https://panlab.cn。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202304037
參考文獻(xiàn)：Pan, Y.*, Vinding, C.M., Zhang, L., Lindquist, D., Olsson, A.* (2023). A brain-to-brain mechanism for social transmission of threat learning. Advanced Science. DOI: 10.1002/advs.202304037
