圖片來源: MPI of Neurobiology / Kuhl
老鼠的面部表情揭示了它的情感，為研究人員研究情感的潛在神經元機制提供了可能性。
馬克斯·普朗克神經生物學研究所的研究人員首次對老鼠的情緒面部表情進行了描述。與人類相似，當老鼠嘗到甜的或苦的東西，或變得焦慮時，它們的面部表情會發生變化。有了這種測量老鼠情緒的新方法，神經生物學家可以研究情緒在大腦中產生和處理的基本機制。
快樂、厭惡、恐懼——反映這些情緒的面部表情在每個人身上都是一樣的。例如，如果我們對某事感到厭惡，我們的眼睛會變窄，我們的鼻子會出現皺紋，我們的上唇會不對稱地扭曲。即使是新生兒，當他們悲傷、高興或厭惡的時候，也會有不同的面部表情。 我們也認為可以通過寵物的面部表情識別情感。相比之下，其他動物的面孔在我們看來是沒有表情的。這是錯誤的，正如馬克斯·普朗克的科學家們現在所表明的那樣。
使用機器視覺，研究人員能夠可靠地將五種情緒狀態與老鼠的面部表情聯系起來: 快樂、厭惡、惡心、疼痛和恐懼，這些情緒狀態在計算機算法中可以清楚地區分出來。他們甚至可以測量這些情緒的相對強度。
快樂的表達
研究表明，老鼠的面部表情不僅僅是對環境的反應。表情也是對情感的反映。這項研究的負責人Nadine Gogolla解釋說:“當老鼠口渴時舔糖水，它們比吃飽了的老鼠表現出更愉悅的面部表情?！?與此同時，嘗了微咸溶液的老鼠表現出“滿意”的表情，而嘗了非常咸的溶液的老鼠則表現出“厭惡”的表情。從這些實驗和其他實驗中，研究人員得出結論，脫離了感官刺激，面部表情實際上反映了一種情緒的內在的、個體的特征。
然而，情緒不僅僅是對外部刺激的反應，它們是通過大腦本身的機制產生的。 因此，研究人員接下來研究了大腦不同區域的神經元活動如何影響面部表情。 神經生物學家能夠喚起不同的情緒面部表情時，當他們激活特定的大腦區域時，已知這些區域在情緒處理中起作用。
老鼠表現出常規的面部表情，可以區分不同的情緒狀態：圖片來源: Julia Kuhl
情緒背后的機制
發現老鼠面部表情的主要好處是，現在可以識別引起情緒的機制。這在以前是一個問題:沒有一個可靠的測量情緒的方法，很難研究它們在大腦中的起源。“我們人類可能會注意到老鼠面部的細微變化，但我們只能通過大量的經驗來識別其背后的情緒，很難確定其強度，”該研究的主要作者Nejc Dolensek說。“通過我們的自動人臉識別系統，我們現在可以在毫秒的時間尺度上測量一種情緒的強度和性質，并將其與大腦相關區域的神經元活動進行比較?！逼渲幸粋€大腦區域是島葉皮層，它與動物和人類的情感行為和情感感知相關。
當科學家們用雙光子顯微鏡測量單個神經元的活動，并同時記錄下老鼠情緒化的面部表情時，令人驚訝的事情出現了:島葉皮層的單個神經元與老鼠的面部表情反應強度相同，時間也完全相同。此外，每個神經元只與一種情緒有關。
這些結果表明“情感神經元”的存在，每個神經元都反映一種特定的感覺——至少在島葉皮層是這樣。Nadine Gogolla解釋說:“通過記錄面部表情，我們現在可以在小鼠動物模型中研究情緒背后的基本神經元機制?！薄斑@是研究情緒及其處理過程中可能出現的障礙(如焦慮癥或抑郁癥)的重要前提?！?/span>
文獻來源:
N. Dolensek el al., "Facial expressions of emotion states and their neuronal correlates in mice," Science (2020).
https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaz9468
B. Girard el al., "Revealing animal emotions," Science (2020).
https://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.abb2796
新聞報道來源：
https://phys.org/news/2020-04-mouse-reveals-emotions.html
作者：Stefanie Merker, Max Planck Society
譯文校稿：LuLu
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