Nature：我们为什么要在一起？什么时候想一个人静静？刘鼎等揭示社会性的脑起源
Nature：我们为什么要在一起？什么时候想一个人静静？刘鼎等揭示社会性的脑起源
社交需求是人类和动物行为的重要驱动力，但其神经机制一直是个谜。最近，哈佛大学Catherine Dulac教授团队在Nature上发表了一项重要研究，揭示了社交隔离和社交反弹的神经机制，以及触觉在调节社交需求中的重要作用。
马克思说“人是一切社会关系的总和”。在基本生存需求（食物，水，安全）得到解决以后，社交需求（social need）几乎定义了人生意义。小到恋爱婚姻，中到事业家庭，大到国家战争，其底层逻辑都是社交需求。说起社交行为，大家会想到求偶、打架和育雏，但其实大部分的社交活动是和殖繁无关的社会成员的互动（nonsexual affiliative interaction）。这种互动意愿构成了人类和动物社会的基本组织动力——社会性（sociality）【1】。社会性是群居优势（benefits of social grouping）被自然选择的结果【2】，也是人类分工协作，产生语言【3】，传承文化的第一推动。归属感，团队精神，集体信仰，分离焦虑，孤独感，都是社会性的体现。然而社会性和社交需求是如何在脑内起源的还是个谜。
2025年2月26日，哈佛大学Catherine Dulac教授团队在Nature上发表了题为A hypothalamic circuit underlying the dynamic control of social homeostasis的文章【4】，探究了社会性的脑环路基础。他们发现社交隔离（social isolation）会导致一种 “离群厌恶” 状态（ “孤独感” ），这种状态促使个体积极寻求社交活动（social seeking），并在重新聚集时（social reunion）增加互动，形成 “社交反弹”（social rebound）。这种由社交隔离引发的社交反弹表明，社交需求遵从稳态调节（homeostasis）规律 【5】，其模式很像饥饿、口渴或睡眠等基本生理需求。研究还发现，触觉是动物感知社会环境变化的关键感觉输入，缺乏social touch会导致社交需求增加，而social touch的存在则能缓解隔离焦虑。
“匮乏感”驱动的社交行为
本能行为一般有正负两种驱动力。比如进食的动机可以是食物好吃（正向驱动），也可以是饥饿感（负向驱动）。虽然我们常说做人最重要的就是开心，但是正向驱动的力量远远不及负向驱动。想想饥饿、口渴、困倦是如何驱使我们点外卖、喝水和睡觉的！演化使用负面情绪驱动行为真是屡试不爽。社会性和社交需求也是由 “孤独感”这种负面情绪来驱动的。
“孤独感”无法直接测量，但是社交隔离之后的行为反弹可以作为一个指标去估计“孤独”的程度（想想进食量和饥饿之间的关系）。在以上的工作中，研究人员测量了小鼠在社交隔离1天，3天和5天之后的社交反弹。他们发现社交反弹强度是线性递增的。这说明脑内有一个“孤独时钟”在累计社交隔离的时间，然后在社交反弹时给予相应的补偿（就像睡眠剥夺之后的补觉时间）。有趣的是，不同品系的小鼠的孤独积累速度是不同的。在相同时间的社交隔离之后，对隔离不敏感的小鼠只呈现低社交反弹，而对隔离敏感的小鼠有很高的社交反弹（I鼠和E鼠？）。孤独时钟是如何计时的？为什么不同基因背景的小鼠孤独时钟速度不同？这些都是有趣的开放问题。
阴阳平衡的社交神经网络
使用社交反弹这个行为模型，研究团队初步探究了其背后的神经机制。他们发现在下丘脑视前区（the preoptic area of the hypothalamus）有两类神经元，第一类神经元在社交隔离时活跃（Isolation Neurons），其功能可能是“孤独时钟”。使用光遗传学人为激活这些神经元可以驱动社交寻找活动（social seeking）；第二类神经元在社交行为发生时活跃（Reunion Neurons），他们直接抑制第一类“孤独神经元”，从而清零时钟，实现社交厌足（social satiety）（类似于吃饱或睡醒的状态）。这两类神经元的交替活动，导致了在“想social”和“想一个人静静”之间的状态切换。
触觉调控社交需求
小鼠是如何感知社会环境变化的？研究人员做了一个挡板实验去探究这个问题。一个开窗的挡板被放进鼠笼中, 被单独隔开的小鼠可以看到，听到，嗅到挡板对侧的同伴。但即使如此，依然产生了社交反弹。这说明触觉作为唯一被剥夺的感觉，在形成和消解社交需求的过程中有重要的贡献。研究人员设计了一个“毛巾管道”（cloth tunnel）给小鼠钻，结果发现被软毛轻抚之后的小鼠社交反弹降低了，这说明轻抚（soft touch）有效地缓解了孤独感。即使在人类社会，触觉依然是重要的社交信号，握手，拥抱，为爱鼓掌，“亲亲抱抱举高高”都是触觉介导的。在疫情隔离期间，很多人表现出“皮肤饥渴”（skin hunger），渴望拥抱和肢体接触。可见触觉和社交需求的紧密关联。
以上研究揭示了社交本能的神经生物学机制，发现其神经调控机制和饮水进食睡觉类似。这不仅强调了社交活动类似生理需求，对健康极其重要，更揭示了重要生理功能的趋同演化机制。一个有趣的开放问题是，演化如何塑造大脑，产生群居和独居的物种。
随着虚拟现实和AI技术的日新月异，人类将面临史无前例的社会隔离危机。放下手机，回归真人社交可能成为新的时尚。理解社交需求的神经机制，将有助于人类更好地适应未来世界，亦或能促进人和AI 的社会融合。
更多本研究的实验细节分享
一、小鼠在经历社交隔离后，其社交行为经历的变化
研究采用短期社交隔离/团聚行为范式，将成年雌性同胞小鼠先进行群居饲养，之后隔离 1- 5天，再让其与群居同伴团聚，通过多摄像头监控系统记录团聚期间的行为。对六个小鼠品系进行评估，结果显示所有品系在隔离后均出现显著的社交反弹。随着隔离时间延长，社交互动总时长、互动次数和每次互动持续时间增加，动物间距离和行为潜伏期减少。FVB 小鼠在社交反弹期间，展现出多种特定行为模块，包括接近、嗅探、在其他小鼠身下爬行、头对头接触和相互梳理等。随着隔离时间的增加，FVB 小鼠的社交反弹行为愈发强烈。如短期隔离（1 - 12 小时）后，随着隔离时间延长，社交反弹强度逐渐增加。而在团聚阶段，社交反弹行为随时间逐渐减弱，这意味着社交需求在团聚过程中逐渐得到满足。
图 1：社交反弹作为社交稳态的行为表现
二、社交稳态相关神经元类型的鉴定
研究人员利用微内窥镜钙成像技术，对自由互动的小鼠在社交隔离和团聚期间下丘脑内侧视前核（MPN）中的神经元活动进行监测。结果发现 FVB 和 C57 小鼠在社交隔离和团聚期间，分别有不同的神经元群体被激活，且这些群体互不重叠。在隔离期间活跃的神经元（MPNIsolation神经元），在团聚时会迅速被抑制，当移走社交伙伴后又会重新激活，这类神经元可能用于社交需求；而在隔离时沉默、团聚时活跃的神经元（MPNReunion神经元），则可能用于社交互动。在 FVB 小鼠隔离初期的 6 小时内，研究人员监测到 MPN 神经元持续活动（图 2f）。在隔离的最初几个小时，MPNIsolation神经元数量增加，部分神经元活动呈显著上升趋势，进一步说明了MPNIsolation神经元对社交隔离的响应以及在社交需求产生过程中的潜在作用。利用活动依赖且他莫昔芬诱导的Cre系TRAP2和Fos原位杂交技术，研究人员确定了MPNIsolation神经元主要为谷氨酸能神经元（Slc17a6 +），并富含Mc4r、Cartpt、Creb3l1 和 C1ql2，与MERFISH簇E8匹配；而大多数（约 80%）MPNReunion神经元为GABA能神经元（Slc32a1 +），并富含Trhr，对应MERFISH簇 I11，这为深入理解这些神经元的功能和信号传导机制提供了分子层面的依据。
图 2：社交反弹作为社交稳态的行为表现
三、MPN中与社交隔离相关的神经元MPNIsolation神经元的功能检测
利用TRAP2/Vglut2-Flp基因鼠，对MPNIsolation神经元进行特异性操控。实验结果显示，激活群居FVB小鼠MPNIsolation神经元，会引发显著的社交互动，这表明MPNIsolation神经元的激活能够促使原本社交需求已满足的小鼠产生额外的社交行为，说明该神经元对社交行为具有促进作用。通过位置偏好实验发现，小鼠会避开与光遗传激活相关联的 chambers，这意味着MPNIsolation神经元活动传递出负性情感效价，可能介导了与社交隔离相关的厌恶情绪状态。神经元示踪发现，MPNIsolation主要投射到下丘脑（如室旁核（PVN）、弓状核（Arc）、腹内侧下丘脑（VMH）、乳头体上核（SUM）、乳头体前腹侧核（PMV） ）、传递厌恶情绪的区域（如外侧隔核、终纹床核（BNST）、缰核）以及下游运动中继区域（中脑导水管周围灰质）。
接下来，对MPNIsolation神经元投射的四个主要下游区域（PVN、缰核、Arc 和外侧隔核）中进行鉴定和功能研究。在PVN中，社交隔离会激活Oxt+神经元，并且腹腔注射催产素受体拮抗剂（OTR - A）会显著降低社交反弹，这表明PVN中的催产素系统在隔离引发的社交驱动力增强过程中起着重要作用。在外侧缰核（LHb）中，发现Gap43、Pcdh10 和Vgf神经元被激活。在Arc中，POMC+和Cartpt+的食欲抑制神经元在社交隔离期间被激活，且光遗传激活MPNIsolation到Arc的投射会抑制食物摄入，但不诱导负性情感或影响社交互动，表明社交需求会抑制饥饿感，且MPNIsolation对不同行为的调控具有特异性。综合这些结果，揭示了MPNIsolation下游离散的神经回路，这些回路分别介导了隔离状态下不同方面的行为和生理变化。
图 3：MPNIsolation的功能表征
四、MPNReunion神经元的功能特征
研究人员在TRAP2/Vgat-Flp FVB基因鼠中表达Con/Fon-ChR2来靶向MPNReunion神经元。实验结果显示，光遗传激活MPN Reunion神经元对群居动物的社交互动没有影响，但会使隔离小鼠的社交反弹减少，这表明MPNReunion神经元在介导社交满足感方面发挥着重要作用。研究人员进一步绘制MPN Reunion神经元的输入和输出图谱，发现多个脑区，如外侧隔核、伏隔核（NAc）、终纹床核（BNST）、室旁核（PVN）和弓状核（Arc）等有连接，也与MPNIsolation神经元回路相关，这表明调节社交需求和社交饱足感的神经网络存在共享。此外，MPNIsolation神经元向腹侧被盖区（VTA）有密集投射，而 VTA 对 NAc 有强大的多巴胺能投射，与社交奖励相关。为探究多巴胺释放对社交反弹的贡献，研究人员在团聚前通过双侧套管向NAc注入多巴胺转运体抑制剂，以阻断多巴胺的再摄取，增强多巴胺信号。结果发现，多巴胺信号增强导致社交反弹显著增加，表明多巴胺释放增强了社交动机。
图 4：MPNIsolation神经元调节社交饱足感
五、社交稳态的感觉基础
最后，研究人员通过一系列实验来评估视觉、听觉、嗅觉、信息素感知和触觉等不同感觉模态对小鼠社交反弹的影响。首先，有视力和失明的FVB小鼠社交反弹程度相似，表明视觉线索对社交稳态的贡献不显著。在听觉和嗅觉方面，将FVB小鼠用穿孔隔板隔开，使其能感知听觉和嗅觉线索，但 3 天后分离再团聚时，仍出现显著的社交反弹，与单独饲养引发的社交反弹程度相当，说明听觉和嗅觉信号不足以满足社交需求。在信息素感知方面，Trpc2-1小鼠虽然在犁鼻器信息素感知上存在基因缺陷，但在隔离后社交反弹和团聚时的满足情况正常，表明信息素感知对社交反弹影响较小。相比之下，触觉的作用更为关键。给小鼠腹腔注射抑制触觉的GABA受体激动剂isoguvacine后，小鼠在社交团聚时的社交反弹时间延长，说明触觉感知的减弱会延迟社交需求的满足。此外，通过基因敲除参与社交触觉的背根神经节神经元（如 Mrgprb4 - Cre 和 Nav1.8 - Cre 小鼠与表达白喉毒素亚基 A 的 Cre 依赖系杂交得到的B4/DTA 和 Nav1.8/DTA小鼠），发现这些小鼠的社交反弹显著降低，表明多种机械感觉神经元群体对社交环境的感知和社交驱动力的产生至关重要。
行为学结合钙成像发现，柔软的触觉刺激抑制了超过90%的MPNIsolation神经元，并兴奋了约 35% 的MPNReunion，这种神经元活动的变化模式与社交饱足时的信号相似，进一步说明了触觉在调节社交行为和社交稳态中的关键作用，即缺乏触觉会导致社交需求的产生，而触觉的存在则能提供社交满足感。
图 5：社交需求与社交满足的感觉基础
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08617-8
参考文献：
1 Baumeister RF, Leary MR: The Need to Belong - Desire for Interpersonal Attachments as a Fundamental Human-Motivation. Psychological Bulletin1995.
2 Krause, J. & Ruxton, G. D. Living in Groups(Oxford Univ. Press, 2002).
3 Fedorenko, E., Piantadosi, S.T. & Gibson, E.A.F. Language is primarily a tool for communication rather than thought. Nature2024.
4 Liu D, Rahman M, Johnson A, et al. A hypothalamic circuit underlying the dynamic control of social homeostasis.Nature2025.
5 Matthews GA, Tye KM: Neural mechanisms of social homeostasis.Ann N Y Acad Sci 2019.
本文原文来自BioArt