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最新研究:物种进化得越好 合作能力越强

来源:中国新闻网2021-11-17 14:19

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最新研究:物种进化得越好合作能力越强

  哺乳动物合作行为研究 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心供图

  中新网上海11月17日电 (记者郑莹莹)记者17日从中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心获悉,该中心的王佐仁研究组的最新研究发现:进化程度越高的物种,合作能力越强。相关研究论文《哺乳动物合作行为的演化及其神经表征》于北京时间16日23时在线发表于Cell Reports(《细胞报告》)期刊。

  合作行为在自然界中非常普遍,它对动物的生存和人类社会的发展至关重要。研究合作的演化及其背后的生物学机制,对于理解现代社会的形成具有重要意义。然而合作行为是如何发生的,我们仍然不是很清楚。

  王佐仁研究团队首先建立了一个能够自动检测和评估合作行为的范式,并且让这个范式具有普适性。在这个范式中,两只动物需要在设定的时间窗口(3秒,2秒,1秒或者0.5秒)内,去碰触鼻子,以获得奖励。结果发现,经过一段时间的训练,不管是两只大鼠的合作,还是三只大鼠的合作,都能成功。研究人员还发现,在这个过程中,动物之间的社会交流非常重要,尤其是在合作建立初期时。

  在建立了这样的范式后,该研究团队利用已有的模式动物资源,包括小鼠、大鼠和树鼩,比较它们在合作任务中的表现。结果发现,在最难的测试条件下(时间窗为0.5秒),树鼩的合作成功率最高,但是碰鼻次数却比大鼠要少,显示了树鼩采取了更有效率的方法来实现合作。在三种模式动物中,小鼠的表现最差,在三个阶段的合作成功率都是最低的。这些结果提示,这三个物种的合作能力与它们在进化树上的层级一致。也就是:随着进化上越来越靠近人类,它们的合作能力越来越强。

  哺乳动物合作行为的演化及其神经表征 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心 供图

  该研究建立了一个定量评估合作行为的范式,发现了社会交流对于合作行为有重要作用。此外,该研究发现小鼠、大鼠和树鼩的合作能力与它们在进化树上的层级一致,这为哺乳合作能力与进化的关系提供了新的证据。更重要的是,研究人员发现与合作相关的信号和与奖励相关的信号,在大脑中的神经表征不同,也就是说,除了物质奖励,大脑内还存在其它促进合作的因素。该工作对理解“合作的驱动力”的神经机制提供了新的实验证据。此外,一些精神障碍类患者缺乏与他人合作的能力,因此,在此项工作上发展定量检测合作行为的范式以及一些相关的神经表征,有助于相关疾病的诊断和治疗。

  该研究在中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的王佐仁研究员和杨天明研究员的指导下,主要由博士研究生蒋梦萍、王淼垚鑫(共同第一作者)和石倩倩(共同第一作者)完成。(完)

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