eLife：研究揭示共情行为的神经机制-杭州脑海科技有限公司

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分享他人的痛苦被认为是移情和帮助他人的关键。人们的共情能力有很大的差异，例如，一些患有精神疾病的病人就缺乏共情能力，了解人们的大脑如何为别人的痛苦而感到痛苦是理解这些个体差异起源的关键。到目前为止，研究人员能够依靠功能磁共振成像（fMRI）来确定当人们感知到别人的疼痛时，哪些大脑区域会被激活。需要注意的是，fMRI不能直接测量神经元的活动。相反，它通过测量血流的变化来帮助确定与同理心相关的大脑区域。

近期，荷兰皇家艺术与科学学院的Christian Keysers博士和Valeria Gazzola博士及其研究团队在eLife（IF=7.7）上发表了题为“Intracranial human recordings reveal association between neural activity and perceived intensity for the pain of others in the insula”的文章，研究通过功能磁共振成像（fMRI）技术衡量血氧水平依赖（BOLD）信号并间接记录病人的神经元，发现人们的痛苦会直接映射到岛叶的神经元上，这其中包含的神经元活动直接反映了病人的疼痛。

在某些不能用药物治疗的癫痫病例中，外科医生将电极直接植入患者的大脑以定位癫痫。然后，病人必须在医院呆上大约一周，在此期间，手术团队记录病人的大脑活动，等待癫痫发生。在这同时，患者也进行了心理任务，并通过这些医学电极测量其大脑活动。

研究人员向患者展示了女性经历不同程度疼痛的短视频片段，并测量了岛叶中的神经元对其观察视频中女性所经历的疼痛的反应程度。具体来说，研究通过测量颅内局部场电位，来测量7名癫痫患者靠近电极的数百个岛叶神经元的活动。此外，还可以放大3例癫痫患者岛叶中单个神经元的活动。

岛叶是隐藏在大脑内部的大脑区域，它在人们的情绪中起着至关重要的作用。它可以通过内部器官和皮肤的输入来感知身体状态，并将这些信息与人们的所见、所听和所闻相结合，从而产生有意识的感觉。特别是，研究发现岛叶中包含了许多神经元，当人们感受到自己体内或身体上的疼痛时，它们就会做出反应，其活动水平与人们对疼痛的不愉快程度相对应。

在该研究中，研究人员探索了该区域的神经元是否也代表了其他人的疼痛体验水平。由于给参与者看的电影中女演员所经历的疼痛程度是不同的，因此研究小组进一步去研究，在那些让患者感觉到其他人更痛苦的电影中，岛叶神经元是否会表现出更多的活动。

研究结果显示，在整个岛叶中，研究人员可以记录与人们在电影中感受到的疼痛相对应的电活动。在局部场电位中甚至在单个神经元中也都可以感受到相应的电活动，即与人们自己的疼痛有关的大脑区域，也包含了对他人痛感程度的精细表征。

研究发现，人们似乎真的对他人的疼痛感同身受，因为人们的大脑连接起来，将别人的疼痛转化成了与人们自己的疼痛相关的区域的活动。在该研究中，研究人员在一半的视频中都将镜头聚焦在女演员的面部表情上，在大约一秒钟的时间内，女演员的表情从中性表情发展到了不同程度的疼痛。

实验设计、记录部位和行为疼痛评级

研究结果表明，大脑用来感知他人疼痛的似乎不是运动本身，而是女演员的眼睛最终收缩的程度。在另一半视频中，镜头聚焦在女演员的手上，并显示一条皮带打在她的手上。在这种情况下，大脑似乎通过处理手在皮带的作用下移动了多少来推断出疼痛的程度。这揭示了人类大脑如何灵活地将人们看到的别人的行为转化为对其内心状态的精细感知的复杂细节。

岛叶局部场电位活动中手和脸的强度编码

岛叶宽频活动中手和脸的强度编码的关系

研究表明虽然岛叶这一区域对于同理心是很重要的，但未来的研究将旨在结合来自所有电极的数据。然后，研究人员可以绘制出一幅脑图，显示出在大脑的哪些位置，别人的痛苦会转化为人们对其情绪的细微的同理心。

在疼痛强度评级期间，岛叶宽频与血氧水平依赖（BOLD）活动之间的关系

通过该研究，研究人员可以实时看到，其他人的痛苦是如何反映在观察者的神经元上的。经过几十年的同理心研究，发现同理心在人类岛叶中展开。别人的痛苦可以从多种指标推断出来：痛苦的表情、给他们带来痛苦的事件的强度等等。研究人员可以看到，当人们体验到其他人的痛苦时，人类的岛叶是如何在这些不同的线索中调节可利用的信息的。

通讯作者

Christian Keysers

Valeria Gazzola

参考文献

Soyman, E., Bruls, R., Ioumpa, K., Müller-Pinzler, L., Gallo, S., Qin, C., van Straaten, E. C. W., Self, M. W., Peters, J. C., Possel, J. K., Onuki, Y., Baayen, J. C., Idema, S., Keysers, C., & Gazzola, V. (2022). Intracranial human recordings reveal association between neural activity and perceived intensity for the pain of others in the insula.eLife, 11, e75197. https://doi.org/10.7554/eLife.75197

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2022-11-pain-people.html

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