人類有著多種多樣的情緒，并可以通過面部肌肉和器官移動完美表達出來。事實上，這種情感表達能力并非人類所獨有，美國研究人員發(fā)現(xiàn)老鼠也有喜怒哀樂。
美國加州理工學院的研究人員使用機器學習算法，成功破譯了實驗室中的老鼠看似難以理解的面部表情，這項工作可能會對精確定位人類大腦中編碼特定表情的神經元產生巨大影響。
加州理工學院神經學家大衛(wèi)·安德森(David Anderson)說，他們的研究“邁出了非常重要的第一步”，幫助揭開情緒的神秘面紗，以及它們在大腦中是如何體現(xiàn)的。
大約150年前，著名生物學家查爾斯·達爾文(Charles Darwin)提出，動物的面部表情可能如人類一般，這些表情提供了了解它們情緒的窗口。但研究人員直到近年才獲得工具，如強大的顯微鏡、攝像頭以及基因技術等，以精確捕捉和分析面部運動，并調查情緒是如何在大腦中產生的。
領導這項為期三年研究的德國Max Planck神經生物學研究所的神經科學家納丁·格古拉(Nadine Gogolla)說：“我們人類有著豐富的情感狀態(tài)，這讓我十分著迷。我想看看，我們是否能從動物研究中了解這些狀態(tài)是如何在大腦中出現(xiàn)的。”
圖2：研究發(fā)現(xiàn)，老鼠也有著與人類相似的情緒，包括喜悅和憤怒等，并可以通過面部表達出來
格古拉的靈感來自于安德森與加州理工學院教授拉爾夫·阿道夫斯(Ralph Adolphs)共同撰寫的細胞論文。在這項研究中，他們認為，情緒等“大腦狀態(tài)”可能會表現(xiàn)出特殊的特征。例如，它們應該是持久的，在喚起它們的刺激消失后，它們應該可以持續(xù)一段時間。此外，情緒可能隨著刺激的力度加大而表達得更加激烈。
格古拉的團隊先固定老鼠的頭部，讓它們保持靜止，然后提供不同的感官刺激來觸發(fā)特定的情緒，并拍攝下它們的面部。舉例來說，研究人員將甜味或苦味的液體放在老鼠的嘴唇上，以喚起愉悅或厭惡的情緒。他們還對老鼠的尾巴進行適當程度的電擊，或者給它們注射氯化鋰以誘導不適的感覺。
科學家們知道，老鼠可以通過移動耳朵、臉頰、鼻子和眼睛上部來改變自己的表情，但他們無法可靠地將這些表情與特定的情緒相匹配。因此，當老鼠對不同的刺激做出反應時，研究人員將老鼠面部肌肉運動的視頻分解成超短快照。
AI算法識別特定臉部肌肉群運動產生的不同表情。這些表情與被喚起的情緒狀態(tài)相關，如愉悅、厭惡或恐懼。例如，感覺愉悅的老鼠會將鼻子朝下拉向嘴巴，耳朵和下巴向前拉。相比之下，當它感受到疼痛時，會將耳朵向后拉，鼓起臉頰，有時還會瞇起眼睛。
老鼠的這些面部表情具有安德森和阿道夫斯提出的特征，比如它們可以持續(xù)很久，并且強度與受到刺激的強度密切相關。瑞士日內瓦大學研究神經精神障礙的卡米拉·貝隆(Camilla Bellone)說：“這種識別面部表情的方式有很大優(yōu)勢，因為它可以避免研究人員施加的任何偏見。”
之后，科學家們尋找可能在大腦中編碼這些情緒的腦細胞。利用一種名為光遺傳學的技術，他們瞄準了小鼠的單個神經元回路，這些回路已經被證明在人類和其他動物中可以觸發(fā)特定的情緒。當研究人員直接刺激這些回路時，老鼠會表現(xiàn)出相應的面部表情。
最后，研究人員還使用了名為雙光子鈣成像的技術，來識別老鼠大腦中僅在特定情緒和特定面部表情被喚起時才會激活的單個神經元。格古拉推測：“它們可能代表了大腦中情緒編碼的一部分。我們認為情感編碼可能在進化上是保守的，因此人類和老鼠的編碼可能有很多共同的特征。”
責任編輯：Rex_07
