小鼠的疼痛和恐懼都可以透過短暫的社會接觸轉移到旁觀者身上。觀察者動物中稱為前扣帶回皮層（anterior cingulate cortex ，ACC）的大腦區域神經元介導了這一社會轉移活動。但是，參與這種共情相關行為的ACC特異性投射路徑仍是未知的。

2021年1月8日，斯坦福大學神經科學和行為學系Monique L. Smith等揭示了動物共情行為神經機制，即小鼠在社交過程中透過不同的神經環路傳遞疼痛和恐懼。研究發現從前扣帶回皮層到伏隔核的投射對於小鼠疼痛的社會轉移至關重要，恐懼則是由前扣帶回皮層到基底外側杏仁核的投射介導的。有趣的是，在有疼痛的動物中，鎮痛也可以透過社交方式轉移。

共情（empathy）指接受和感受他人的感覺和情感狀態，在社會互動中起著至關重要的作用。儘管在歷史上，共情曾經被認為是一種僅在人類中存在的高階情感認知過程，但現在人們逐漸認識到，包括齧齒動物在內的許多物種都表現出進化上保守的共情行為，例如觀察性恐懼。因此，探究調節物種共情行為表現的神經機制，可能對於現代神經科學方法的應用具有很多益處。

在人類和齧齒動物中，前扣帶皮層似乎能夠用於編碼關於他人情感狀態的資訊。然而，很少有人知道ACC的哪些下游靶點參與了共情相關行為的加工。為了解決這個問題，本研究透過最佳化小鼠疼痛行為的社會傳遞研究方案，比較了負責該行為的ACC-依賴神經環路與兩種相關的行為狀態(即鎮痛和恐懼)的社會傳遞所需的ACC神經環路。這些行為是共情的一個關鍵組成部分，即接受他人的感覺和情感狀態。

主要結果

截然不同的ACC神經環路介導了疼痛狀態和恐懼的社會性傳遞

觀察者（bystander ）小鼠和經歷炎性疼痛（CFA pain）的同籠小鼠之間進行了為期1小時的社會互動，導致觀察者小鼠出現了持續約4- 24小時的機械性痛覺過敏。這種疼痛的社會轉移在熱刺激測試後也很明顯，即使由同種動物出現相應的情感變化。

ACC→NAc的投射可以雙向控制疼痛的社會轉移

社交行為可以導致ACC和幾個下游靶點的神經元啟用，包括伏隔核(NAc)。從ACC到NAc輸入的雙向操控可以影響疼痛的社會轉移，但不影響用於測定疼痛閾值的機械敏感性。

不同的ACC投射控制疼痛和恐懼的社會轉移

鎮痛也存在快速的社會轉移，這也需要ACC-NAc的輸入性活動。相比之下，恐懼的社會轉移不需要ACC-NAc的輸入，而是需要ACC到基底外側杏仁核(BLA)的輸入性活動。行為學研究顯示，觀察者與經歷疼痛和嗎啡鎮痛的同伴互動後，也能出現疼痛緩解現象。疼痛和鎮痛的社會轉移都需要從ACC到NAc的投射，而恐懼的社會轉移則只需要ACC至BLA的投射。

結論

本研究證明，不管資訊的價值如何(即疼痛、恐懼或疼痛緩解)，小鼠都會迅速感受到夥伴的感覺和情感狀態。研究發現，ACC可以透過不同的下游靶點產生特定和適當的共情行為反應。具體而言，疼痛和鎮痛的社會轉移需要ACC-NAc的輸入活動，但恐懼的社會轉移則需要ACC-BLA的輸入活動。

闡明動物模型中調節共情的特異性環路機制，有助於使用非侵入性技術針對人類受試者開展相關研究。對共情大腦機制的更精細理解也將加速與神經精神障礙相關的共情缺陷的新療法的開發。

參考資訊：

Smith, M. L., Asada, N., & Malenka, R. C. (2021). Anterior cingulate inputs to nucleus accumbens control the social transfer of pain and analgesia. Science (New York, N.Y.), 371(6525), 153–159.

校審：Simon（brainnews編輯部）