發(fā)布時(shí)間：2025-08-26
2025年8月26日，《Science bulletin》期刊在線發(fā)表了題為《Oxytocin-mediated empathy internally facilitates cooperative behaviors in rats》的研究論文。該研究由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越中心王佐仁研究組聯(lián)合北京大學(xué)IDG麥戈文腦科學(xué)研究所李毓龍研究組共同完成。團(tuán)隊(duì)建立了全自動(dòng)化的大鼠互惠合作范式，首次在無外部懲罰條件下發(fā)現(xiàn)催產(chǎn)素介導(dǎo)的共情（同理心）提升能夠顯著減少“搭便車”行為，使互惠合作長期保持穩(wěn)定，這一研究成果為揭示哺乳動(dòng)物復(fù)雜社會(huì)行為的內(nèi)在動(dòng)機(jī)機(jī)制提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
圖1： 范式圖例
合作行為是構(gòu)建人類社會(huì)的基礎(chǔ)。正因?yàn)樗闹匾裕?/span>Science期刊將“合作行為是如何演化的？”列為125個(gè)最重要問題的第16位。在自然界中，個(gè)體間的合作既可能是即時(shí)互利（同時(shí)獲得回報(bào)），也可能依靠延遲回報(bào)來維系。然而，延遲性互惠常面臨“搭便車（Free-rdiding）”風(fēng)險(xiǎn)——接受幫助的一方不予回報(bào)，從而動(dòng)搖合作的穩(wěn)定。以往的研究多將合作的持續(xù)歸因于外在約束，尤其是“第二方/第三方懲罰”（受害者直接懲罰違約者，或第三方介入懲罰）。然而，這類機(jī)制在真實(shí)生態(tài)情境中實(shí)施成本高、可達(dá)性有限，且在動(dòng)物中缺乏系統(tǒng)證據(jù)。盡管如此，合作在自然界依然廣泛存在，提示除了外部懲罰之外，還可能存在抑制“搭便車”的內(nèi)在機(jī)制。
基于這一判斷，本研究構(gòu)建了無外部懲罰條件下的互惠合作(Reciprocity)范式，以檢驗(yàn)在“先付出、后回報(bào)”的情境中，個(gè)體是否仍能穩(wěn)定地選擇合作并對(duì)同伴產(chǎn)生共情傾向。
首先，實(shí)驗(yàn)室在此前建立的即時(shí)共利合作基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了延遲回報(bào)的互惠模式：兩只大鼠被分別放置在相鄰訓(xùn)練箱內(nèi)，需在 1 秒內(nèi)同時(shí)觸碰各自的觸發(fā)口才能完成一次合作。與傳統(tǒng)的“共利（Mutualism）”任務(wù)不同，每輪合作中僅有一只大鼠可獲得飲水機(jī)會(huì)，且獲益方在不同回合中隨機(jī)更換。這一設(shè)計(jì)模擬了“先付出、后回報(bào)”的情境，更貼近自然界中的互惠合作。經(jīng)過訓(xùn)練，即使是非同籠的大鼠（理論無第二方/三方懲罰）大鼠不僅能夠穩(wěn)定地為同伴付出，還表現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的共情水平。
圖2：全新的互利共惠范式
隨后，研究團(tuán)隊(duì)利用 GRAB-OXT1.0 催產(chǎn)素探針結(jié)合光纖成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)互惠任務(wù)中額眶葉（OFC）的催產(chǎn)素信號(hào)峰值和均值均顯著高于共利任務(wù)及單獨(dú)(Individual)任務(wù)。此外，在催產(chǎn)素基因敲除（OXT-KO）大鼠中，互惠訓(xùn)練無法提升共情水平，“搭便車”比例顯著上升，合作穩(wěn)定性明顯下降，表明催產(chǎn)素信號(hào)不僅參與社會(huì)行為調(diào)節(jié)，更可能是驅(qū)動(dòng)互惠合作的重要內(nèi)在機(jī)制。，
圖3：催產(chǎn)素在互利共惠中特異性釋放
綜上所述，該研究不僅自主設(shè)計(jì)了一個(gè)全新的自動(dòng)化互惠合作范式，同現(xiàn)催產(chǎn)素系統(tǒng)依賴的共情提高可以抑制“搭便車”行為的發(fā)生，不僅拓展了催產(chǎn)素的功能范圍，同時(shí)也為理解“合作行為是如何演化的”提供了新的視角和實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
中國科學(xué)院腦智卓越中心王佐仁研究員、北京大學(xué)IDG麥戈文腦科學(xué)研究所李毓龍研究員為該論文的共同通訊作者，腦智卓越中心博士后王淼垚鑫為該論文的第一作者。石倩倩博士，研究生邵宇愷，蔣夢萍博士，研究生付奧，黃延旺博士，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師王清秀，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師魏磊，研究生張子曄，研究生徐菁澤，楊天明研究員對(duì)論文做出重要貢獻(xiàn)。該工作得到科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)、上海市科技重大專項(xiàng)等資助。
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