胜利者和失败者
浙江大学求是高等研究院胡海岚团队在国际著名杂志《科学》(Science)上发表论文,第一次指出大脑 中背侧丘脑—背内侧前额叶皮层 这一神经环路介导“胜利者效应”(winner effect),即在社会竞争中,先前的胜利经历能提高后续胜利的概率。
胜利者效应
在社会竞争中,先前的胜利经历能提高后续胜利的概率。
该团队以小鼠为模型,设计了钻管实验。让两只小鼠从一个狭长的透明管子两头进入,两只小鼠相遇之后会互相推挤,30秒内,总有一只小鼠会主动退出或被推出管子。相较于被推出管子的败者,在钻管实验中的胜者往往有更多的前推行为,在受到推挤时也会更多地采取反击、抵抗,而不是后撤。
团队经过72次钻管实验后,给每组4只体型相仿的小鼠进行了排名。
管型社会支配实验(Tube Dominance Test)
图1. 录像记录编码小鼠的社会竞争行动
输赢决定的神经科学机制
此前,胡海岚团队在《科学》杂志发表的文章提出,大脑背内侧前额叶皮层(dmPFC)的神经活动可以调节小鼠在竞争中的地位。为了探究在竞争中输赢决定的神经科学机制,在小鼠进行钻管比试时,研究人员进一步监测了背内侧前额叶皮层神经细胞的动态活动。
在小鼠消极后撤时,背内侧前额叶皮层的椎体神经元的活动没有变化,但当小鼠前推和抵抗时,该脑区的椎体神经元活动明显增强。
锥体神经元
图2. 背内侧前额叶(dmPFC)的神经活动与积极竞争行为相关
这显示背内侧前额叶皮层的活化与积极支配行为相关,但是否该脑区的激活程度可以影响这些行为的产生呢?
为了回答这一问题,研究人员首先用药理遗传学手段降低小鼠该脑区细胞活动。结果发现,小鼠的前推行为显著减少,导致等级地位降低。
图3. 注射CNO后原先排名高的小鼠排名下降
接着,研究人员利用光遗传学的方法激活dmPFC脑区的细胞活动。结果小鼠的主动前推动作明显增多,原先低等级小鼠可以战胜原先高等级的对手,实现“逆袭”。
图4. 使用光调控后原先排名低的小鼠排名上升
胜利者效应
能够维持胜绩的小鼠之前有至少6次以上被光诱导而战胜对手的经历,而光照小于5次的小鼠大部分都恢复了原先的劣势地位。这种先前胜负经历影响后续比赛输赢的现象恰恰体现了心理学中的“胜利者效应”。
与此同时,研究人员观测到重复的胜利经历令大脑中背侧丘脑—背内侧前额叶皮层的神经环路突触连接显著增强。
这是一种巧合吗?
如果利用刺激手段增强这一突触连接,是否即使没有过往的胜利经验,也能引发类似的效应呢?
实验结果给出了肯定的回答。通过在这一突触诱发长时程增强作用(LTP),足以让小鼠长时间在竞争中更加愿意付出积极的努力,从而提升等级地位。
社会竞争的方式多种多样,那么在钻管实验中的胜利能否让小鼠在其他社会竞争中也获得“胜利者效应”呢?
为了探索这一问题,研究人员把小鼠们放入一个仅有一角温暖(34°C)的冰冷平面(0°C),如果小鼠能够在有竞争对手时更长时间占据温暖的角落,就排名更高。结果在钻管实验中逆袭的小鼠,在温暖角落竞争中的排名也显著上升。由此可见这种胜利者效应能够从一种竞争迁移到其他类型的竞争中。
图5. 可迁移的胜利者效应
这项研究是社会神经学领域的又一重大发现,为主导意识缺乏或过度的人格障碍、心理失调等提供了治疗思路,并且为在竞赛中提高选手成绩的认知训练提供了理论依据。
相关文献:
Zhou, T., Zhu, H., Fan, Z., Wang, F., Chen, Y., Liang, H., Yang, Z., Zhang, L., Lin, L., Zhan, Y., Wang, Z., & Hu, H. (2017). History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. Science, 357(6347), 162–168. https://doi.org/10.1126/science.aak9726