Die Forschung deckt die neuronalen Bahnen für Reziprozität, soziale Unterstützung und Empathie bei Primaten auf

Soziale Interaktion ist der Schlüssel zum Überleben und Fortpflanzungserfolg bei Primaten, einschließlich des Menschen. Um die Ergebnisse dieser Begegnungen zu optimieren, ist eine kalkulierte Herangehensweise an Zusammenarbeit und Wettbewerb erforderlich – zu wissen, wem man vertrauen, wen man meiden oder wem man entgegentreten kann, verschafft einen evolutionären Vorteil.

Dieser komplizierte Ausgleich des gegenseitigen Austauschs, der durch Gegenleistungsberechnungen gesteuert wird, spielt eine wichtige Rolle. Die komplizierten Regeln, die diese vielschichtigen Interaktionen bestimmen, faszinieren seit langem Forscher verschiedener Disziplinen wie Primatologie, Neurowissenschaften und Computerbiologie; Das mechanistische Verständnis dafür, wie das Gehirn alle in einem sozialen Umfeld verfügbaren Informationen verarbeitet, sie berechnet und eine angemessene Reaktion generiert, war jedoch bisher unklar.

Michael L. Platt, ein Neurowissenschaftler an der University of Pennsylvania mit umfassender Erfahrung in der Primatologie und der Erforschung des menschlichen Verhaltens, leitete die Leitung einer einzigartigen Forschung, die untersucht, wie das Gehirn von Primaten soziale Interaktionen kodiert.

Platt und sein Team enthüllen die komplexen neuronalen Schaltkreise, die alltäglichen prosozialen Verhaltensweisen wie Unterstützung und dem Ausdruck von Empathie zugrunde liegen. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.

„Wir haben ein hochgradig verteiltes neurophysiologisches Register der sozialen Dynamik entdeckt, eine potenzielle rechnerische Grundlage, die das Gemeinschaftsleben in Primatengesellschaften, einschließlich unserer eigenen, unterstützt“, sagt Platt. „Die Studie deckt die neuronalen Korrelate von sozialer Unterstützung und Empathie auf, und die Arbeit als Ganzes eröffnet ein neues, natürlicheres und ethischeres Paradigma für die Untersuchung des Verhaltens von Primaten.“

Camille Testard, die Erstautorin des Artikels und ehemalige Doktorandin. Student im Platt Lab, erklärt, dass frühere Forschungen an Affen, wie sie in dieser Studie verwendet wurden (Rhesusaffen), in zwei Denkrichtungen unterteilt waren: Erstens; Untersuchung von Primaten im Labor, wo die Bedingungen streng kontrolliert werden und einem Affen beigebracht wird, beispielsweise einen Touchscreen zu bedienen, um Belohnungen zu erhalten; oder zweitens; Untersucht werden Primaten in freier Wildbahn, wobei Forscher Variablen in der Umwelt beobachten, um zu sehen, wie sie das natürliche Verhalten der Affen beeinflussen.

„Beide Methoden haben Vor- und Nachteile, aber was wir hier gemacht haben, vereint sozusagen beide Welten“, sagt Testard. „Wir haben minimalinvasive, drahtlose Neuroaufzeichnungsgeräte verwendet, um die Gehirnaktivität von Affen zu messen, während sie sich frei bewegen und ihren Geschäften nachgehen.“

Das Forschungsteam überwachte und dokumentierte die Aktivitäten zweier männlicher Affen über mehrere aufeinanderfolgende Zeiträume von jeweils zweieinhalb Stunden in einer offenen Umgebung. Während jeder Sitzung waren die Affen abwechselnd allein oder beschäftigten sich mit den weiblichen Partnern, mit denen sie gepaart wurden. Darüber hinaus handelte es sich bei einigen Beobachtungen um die Interaktion der Affen mit benachbarten Individuen oder um den Augenkontakt eines Experimentators, der etwas zu lange hielt, um bei den Affen eine aggressive Reaktion hervorzurufen, wodurch ein Spektrum sozialer Kontexte für die Analyse bereitgestellt wurde.

Das Einzigartige an ihrem experimentellen Design ist, dass das Team die Männer mit einem Satz winziger, von der FDA zugelassener Nervenimplantate in Regionen des Gehirns ausstattete, die klassischerweise der visuellen Verarbeitung entsprechen, einer Region namens TEO und einer weiteren vlPFC, die kognitiv anspruchsvollere Aufgaben erledigt wie Geselligkeit.

Basierend auf über einem Jahrhundert neurowissenschaftlicher Literatur gingen die Forscher davon aus, dass die Feuermuster in jedem Gehirnbereich unterschiedliche Geschichten erzählen würden – TEO-Neuronen würden widerspiegeln, was die Affen sehen, und vlPFC-Neuronen würden zeigen, was die Affen als Reaktion auf die sozialen Reize tun.

„Aber völlig überraschend“, sagt Platt, „war die neuronale Aktivität sowohl bei vlPFC als auch bei TEO sehr ähnlich, was die Möglichkeit nahelegt und eröffnet, dass das gesamte Gehirn gleichzeitig zusammenarbeitet, um alle Informationen zu verarbeiten, die es dem Einzelnen ermöglichen, zu navigieren.“ ihre Kontexte und sagen voraus, welches Verhalten sie als nächstes an den Tag legen sollten, angesichts dessen, was gerade passiert ist, wer in der Nähe ist und wie sie sich an alle vergangenen Interaktionen erinnern. Dies zeigt einen neuronalen Plan, den wir bisher nicht sehen konnten.“

Ein weiteres wichtiges Ergebnis, auf das Testard hinweist, ist, dass die Affen, wenn sie vom Experimentator und mit ihren Partnern aufgeregt wurden, weniger Stress verspürten und gleichzeitig eine verminderte neuronale Reaktion auf den Stressor verspürten – ein neuronales Korrelat der sozialen Unterstützung. Darüber hinaus sahen die Forscher einen „Spiegeleffekt“ in der Stressreaktion, wenn die Partnerinnen einen bösen Blick von der Experimentatorin erhielten.

„Es ist eine Spiegelung in dem Sinne, dass der Mann eine Stressreaktion zeigt, die darauf hindeutet, dass er derjenige war, der eine Begegnung mit dem Experimentator hatte“, sagt Testard, „und dieser Effekt könnte für die Empathie entscheidend sein.“

Testard sagt, das wichtigste Ergebnis sei, dass es ein nahezu perfektes Gleichgewicht im Lieblingsverhalten der Affen gebe: sich gegenseitig zu pflegen.

„Wir verfolgten die Affen wochenlang und zeichneten jede Fellpflege auf, und wir sahen, dass das Gehirn tatsächlich ein Buch über Abhebungen und Investitionen in diese soziale Beziehung führt“, sagt sie.

Die Forscher glauben, dass diese Informationen erweitert werden können, um Einblicke in die menschliche Sozialität zu bieten, und nennen Situationen, in denen die Buchführung für das Hauptbuch möglicherweise schief geht. Platt vergleicht dies mit der Dynamik zweier Freunde, die einander Textnachrichten senden, aber einer von ihnen nicht so reagiert: „Nach einer Weile fühlt sich derjenige, der die Nachrichten vergeblich gesendet hat, ausgeschlossen, was zu dieser Beziehung führt.“ beginnt zusammenzubrechen.

Mit Blick auf die Zukunft arbeitet Platt daran, das Experiment auszuweiten, um mehr Affen hinzuzufügen, um das multidimensionale Netz der Gesellschaften, durch die sie navigieren, besser widerzuspiegeln. Sein Labor interessiert sich auch für die Wirkung prosozialer Hormone wie Oxytocin und Vasopressin.

„Wenn der Affe die Wirkung dieser ‚Liebes‘-Hormone spürt“, sagt er, „wie reagieren andere und wie nimmt ihr Gehirn dies auf? Diese Forschung hat viele Ideen inspiriert, und wir sind gespannt darauf.“ was wir aus dieser Sekunden-zu-Sekunden-Auflösung auf neuronaler Ebene analysieren können.