心理所合作研究揭示灵长类情绪脑的起源及其功能发展

面部情感识别（facial emotion recognition）是人类重要的社交技能，这一能力让我们能够迅速而准确地识别他人的基本情感，例如快乐、恐惧等。这种社交能力在自闭症谱系障碍（ASD）等社会认知障碍中常常受到严重影响。尽管面部情感识别在社交互动中扮演着至关重要的角色，但其起源至今仍不明确。

为探讨这一能力的遗传性及其在灵长类动物大脑中的内在机制，近日，中国科学院心理研究所脑与认知科学国家重点实验室蒋毅团队联合中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所/深港脑科学创新研究院戴辑团队开展了一项合作研究，通过人类双生子设计，利用行为、功能核磁共振成像（fMRI），结合猕猴在体电生理记录，跨物种地研究了面部情绪感知的遗传性和神经基础，深化了对情绪感知双通道模型的理解，并阐明了灵长类情绪脑的起源及其功能发展。

遗传与环境的贡献

本研究采用经典的双生子设计，研究人类面部情感识别能力的遗传和环境影响（图1）。双生子分为同卵和异卵两类，分别具备100%和50%的基因相似度，因而是研究遗传作用的理想对象。在该实验中，研究人员让志愿者观察包含不同空间频率信息的情绪面孔，发现遗传因素调控面部情绪知觉中的低空间频率（LSF）加工，而高空间频率（HSF）加工则主要受环境影响（图2）。这一发现突出了遗传与环境在面部情感识别中的不同作用，提示LSF和HSF可能具有不同的处理机制。

图1研究的整体思路：基于双生子的行为、功能核磁共振成像实验以及基于猕猴的电生理实验。

图2：行为实验设计及基于双生子的行为实验结果。

LSF与HSF的区分

低空间频率（LSF）主要涉及面部情感的整体特征，而高空间频率（HSF）则关注细节和变化。该研究进一步通过fMRI发现，LSF的情感识别与杏仁核的功能具有遗传关联，而HSF则不存在这种关联。这表明LSF和HSF在面部情感识别中具有不同的神经基础，反映了它们在情感处理过程中的功能分工。通过对猕猴杏仁核进行在体的单细胞记录，该研究发现杏仁核存在加工LSF和HSF的不同神经元，进一步证实了LSF和HSF在面部情感感知中的区别（图3）。

图3：猕猴电生理实验

先天与后天的争议

这些研究结果提供了面部情感识别中LSF和HSF处理的遗传和神经证据，表明LSF的识别能力主要是通过进化获得，且受先天和遗传模块的调控，而HSF的能力则是在成长过程中通过学习获得。这一发现为长期以来“先天与后天”之争提供了新的视角，强调了面部情感识别能力的复杂性。

对自闭症谱系障碍的启示

本研究还揭示了LSF情感识别能力的遗传特性，这一发现为寻找社会认知障碍（如ASD）的内表型提供了重要线索。了解面部情感识别的遗传机制和神经基础，将有助于更深入地探讨这些障碍的成因和相关治疗方法。

综上所述，面部情感识别能力既受到遗传因素的影响，也受到环境的影响。LSF和HSF的处理机制在情感识别中有着明显的分工，遗传学和神经科学的结合为我们揭示了这一能力的复杂起源。这些发现不仅帮助我们理解人类社交行为的基础，还为研究和干预社会认知障碍提供了新的方向。未来的研究有望进一步揭示这一领域的更多奥秘，为改善和促进人际交往和社会适应能力提供有效的干预措施。

该研究获得了科技创新2030、国家自然科学基金委、广东省自然科学基金、中国科学院青促会、中国科学院跨学科创新团队、深圳市发改委等项目的资助，并受深港脑科学创新研究院支持。

文章已在线发表于National Science Review。心理所王莉研究员和先进院张波博士为论文共同第一作者，心理所蒋毅研究员和先进院戴辑研究员为论文共同通讯作者。心理所鲁溪芊助理研究员、王睿迪博士后、陈玉洁博士（已毕业）、周媛研究员做出重要贡献。

论文信息：

Li Wang#, Bo Zhang#, Xiqian Lu, Ruidi Wang, Jian Ma, Yujie Chen, Yuan Zhou, Ji Dai*, Yi Jiang*. “Genetic and Neuronal Basis for Facial Emotion Perception in Humans and Macaques”, National Science Review,https://doi.org/10.1093/nsr/nwae381