从认知到啮齿动物亲社会行为的动机：共情与自闭症谱系障碍之间的潜在机制

《Progress in Neurobiology》：Multiple neural networks from cognition to motivation of prosocial behaviour in rodents: Potential mechanism between empathy and autism spectrum disorder

本研究探讨亲社会行为的神经机制，涉及顶叶皮层、腹侧前额叶皮层及前扣带回皮层的相互作用，以及催产素、多巴胺等神经递质的调节。自闭症谱系障碍中，这些神经通路的功能异常导致社会认知和亲社会行为缺陷，提出神经网络映射框架以指导治疗干预。

　　

陈晨 Lv | 大松 | 尼俊俊 | 洪青 | 关珍珍

北京理工大学生命科学学院，中国北京 100081

摘要

亲社会行为是跨物种社会行为的一个方面，它包括有益于他人的自愿行为，如帮助和安慰行为。为了解释外部感官信息是如何整合以产生动机并最终支配亲社会行为的，我们将其出现过程分为三个相互作用的组成部分：以上丘（SC）为中心的社会定向过程，该过程选择和评估社会线索，并调节注意力和唤醒状态；由内侧前额叶皮层（mPFC）和前扣带回皮层（ACC）形成的框架，该框架将感知到的痛苦转化为内部表征，形成引导后续行为的共情记忆；以及神经调节系统（例如催产素和多巴胺），以及连接岛叶皮层（IC）、丘脑和腹侧被盖区（VTA）的投射，这些系统共同构成社会动机，为亲社会行为赋予价值并促进帮助行为。这些过程中的证据表明，在自闭症谱系障碍（ASD）中存在一致性及潜在的普遍性，ASD的特点是对社会信号的异常关注和对社会奖励的反应减弱。我们将亲社会神经网络映射定义为对区域间投射及其神经调节机制的描述，以此解释社会信息是如何被组织和转化的，为理解ASD的电路层面病理提供了新的见解，并有助于确定旨在恢复社会重要性和增强社会动机的治疗靶点。

引言

社会行为是许多物种中普遍存在的生物学现象（Melis, 2018; Keysers et al., 2022）。当同一物种的个体之间发生社会接触时，行为结果可以大致分为三类：负面和有害的行为，例如为了配偶、领地或食物而竞争，例如雄性狒狒为争夺交配机会而进行激烈打斗（Sterley and Bains, 2021）；正面和有益的行为，例如安慰和帮助，例如黑猩猩为减轻群体成员的焦虑而梳理毛发（Keysers et al., 2022）；以及中性或冷漠的行为，这些行为既不明显有益也不具有破坏性，例如几内亚狒狒对邻近或陌生群体的冷漠态度，这代表了一种中立的领地存在形式（Maciej et al., 2013）。

亲社会行为通常被视为积极社会行为的代表形式，指的是个体出于促进他人或群体福祉的动机而采取的自愿行为。这类行为可能不会提供即时的物质利益，但有助于维护社会纽带并增强群体凝聚力（Kim et al., 2021）。例如，人类和高等灵长类动物（如黑猩猩和猴子）可以为同种或不同种的个体提供帮助，从而在困难情况下帮助他们（Klein and Gogolla, 2021）。同样，其他哺乳动物（如老鼠）也表现出类似的帮助行为。例如，当老鼠看到笼中的同伴爪子受伤时，它可能会舔舐同伴以提供帮助；这被认为是老鼠群体内的互助行为（Li et al., 1980, Day, 2019）。一些研究表明，老鼠可以学会操作行为装置来拉动杠杆并打开门，从而将同类从上升的水中救出（Warneken et al., 2007, Cox et al., 2022）。亲社会行为被认为是一种独特的社会行为形式，因为它不同于为食物竞争或选择配偶进行繁殖的本能驱动力。一些低等无脊椎动物依靠基因编码的识别线索来区分亲缘和非亲缘个体（Brecht and Hu, 2021），而人类或其他哺乳动物（如啮齿类动物）则通过视觉和触觉等感官线索在社交互动后记住亲密度。这些信息传递到海马体（HPC）以产生长期记忆（Leblanc and Ramirez, 2020, Okuyama, 2018），表明社会亲密度是逐渐习得的。同时，亲社会行为也依赖于奖励回路，这些回路激励个体采取此类行为。例如，社交互动可以引发愉悦感，而未能提供帮助则可能引发内疚感，反映了中边缘通路的作用（Gogolla, 2017）。因此，亲社会行为的独特性在于记忆和奖励系统的整合。在自闭症谱系障碍（ASD）和抑郁症等情况下，这些系统受损，导致社会记忆缺陷和亲社会反应减少（Nakai et al., 2018）。

ASD是一种神经发育障碍，主要表现为社交互动缺陷、言语和非言语交流障碍以及重复性刻板行为。症状通常在幼儿期出现，往往在出生后的前18个月内就能观察到，ASD经常与焦虑症、注意力缺陷/多动障碍（ADHD）和癫痫共病（Sanchack and Thomas, 2016, Hirota and King, 2023）。ASD的病因复杂，涉及遗传因素、异常的神经发育和神经递质系统的失调（Lord et al., 2018）。由于研究人类ASD相关特定基因改变的挑战，能够复制ASD遗传和临床特征的小鼠模型已成为研究中的重要工具。许多代表性模型，如BTBR T⁺Itpr3tf/J（BTBR）小鼠和Shank3敲除小鼠，是通过引入高置信度的ASD候选基因突变建立的。当前的治疗研究主要集中在人类和啮齿类的分子机制上，而研究电路层面干预（如光遗传学操作受损通路）的研究仍然相对有限（Zhou et al., 2016, Silverman et al., 2010）。此外，多项研究表明，与亲社会行为相关的脑区（如内侧前额叶皮层（mPFC）、前扣带回皮层（ACC）、岛叶皮层（IC）和小脑）以及各种神经调节因子在ASD患者中存在差异性影响（Sato et al., 2023）。

在这项研究中，我们提出了一个综合框架，展示了亲社会行为的先决条件，探讨了共情记忆如何塑造亲社会反应，并进一步研究了社会动机如何产生帮助的意愿。我们还关注多个脑区之间的神经连接，并系统地概述了从社会定向到亲社会行为实施的机制（表1）。尽管许多先前的综述强调了亲社会性的进化意义及其电路层面的调节，但对于神经精神疾病（如ASD、抑郁症和精神分裂症）中的亲社会缺陷却关注较少。为了填补这一空白，我们综合了关于这些过程背后的神经回路和神经调节系统的证据，强调了不同阶段的破坏如何在ASD中表现出来。通过将电路层面的机制与行为结果联系起来，这一视角不仅阐明了ASD中亲社会性的受损机制，还确定了潜在的治疗干预靶点。

部分摘录

亲社会行为的发展及其在ASD中的破坏

研究表明，亲社会行为的出现和发展是一个渐进的过程（McGlone et al., 2014）。当个体参与社会行为并彼此靠近时，他们首先通过初级感官处理（如视觉、听觉、触觉和熟悉度的识别）对对方进行初步评估，这可以触发现有记忆的回忆，进而产生继续发展相关行为的社交动机（

社会定向行为中的功能性神经回路

在亲社会行为的初始阶段，由社会定向驱动的注意力和价值在社会决策中起着重要作用。在人类中，识别面孔的能力是天生的。许多研究表明，人类在处理面部刺激时与非面部物体相比表现出不同的神经反应（Xu et al., 2021, Scott and Arcaro, 2023）。参与面部识别和促进社交互动中的视觉参与的脑区包括

讨论

社会行为对生物体的生存至关重要，亲社会行为是群体中的关键组成部分。亲社会行为主要包括但不限于帮助、分享、合作、共情、支持和关怀。这些行为被认为是高级认知行为，在自然界中的各种物种中广泛存在（Walsh et al., 2023, Kwon et al., 2021, Anderson, 2016）。某些疾病（如ASD）的发生

未引用的参考文献

(Yuk et al., 2020, von dem Hagen et al., 2013, Abrams et al., 2013, Guo et al., 2024, Feng et al., 2025, Li et al., 2018, Odriozola et al., 2019, Velasquez et al., 2017, Woodward et al., 2017, Yang et al., 2024, Nanjappa et al., 2022, Lynch, 2018, Nomi et al., 2019, Zhang et al., 2025b, Huang et al., 2021, Li et al., 2025b, Bariselli et al., 2018, Ayub et al., 2021)

资助

本工作得到了中国科学技术部（STI2030-Major Projects 2022ZD0206800, 关珍珍）和国家自然科学基金（项目编号82371441, 关珍珍；82371446, 洪青）、北京 Nova计划（项目编号20220484083, 20230484436, 关珍珍）以及北京市自然科学基金（项目编号IS23093, 7222113, 洪青）的支持。

作者声明

不适用。

CRediT作者贡献声明

洪青：项目管理。尼俊俊：研究。关珍珍：写作——审阅与编辑、监督、概念化。大松：研究。陈晨：写作——初稿。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢北京理工大学生物与医学工程核心设施的支持。

不适用。

术语表

Allolick

啮齿动物中的一种安慰性梳理行为，其中一个动物舔舐受伤或痛苦的同类，被视为一种帮助行为。

前扣带回皮层（ACC）

内侧前额叶皮层区域，整合情感疼痛、共情和决策信号；与杏仁核、丘脑和腹侧被盖区有深层次连接。

自闭症谱系障碍（ASD）

一种异质性神经发育障碍，其特征是社交沟通缺陷和受限的重复性行为。

基底外侧杏仁核（BLA）

外侧