伯克利——无论是在晚宴上与朋友聊天，还是在工作中管理一个高风险的会议，与团队中的其他人交流需要一套复杂的心理任务。我们的大脑必须追踪说话的人是谁，说了什么，以及我们与那个人的关系可能是什么——因为，毕竟，我们可能会更看重我们最好的朋友的意见，而不是一个完全陌生的人的意见。

今天发表在《科学》杂志上的一项研究首次揭示了社会哺乳动物的大脑是如何处理这些复杂的群体互动的。

在这项研究中，加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的神经科学家们使用无线神经记录设备来跟踪埃及果蝠的大脑活动，因为它们在群体中自由互动，偶尔会相互发出尖锐的尖叫声和咕哝声。

加州大学伯克利分校神经蝙蝠实验室的研究生、该研究的第一作者麦蒙·罗斯(Maimon Rose)说:“大多数关于沟通的研究，尤其是发声，通常是在单个动物或成对动物身上进行的，但基本上没有在实际的群体环境中进行过。”“然而，许多社会哺乳动物，包括人类，通常是群体互动。尤其是埃及果蝠，它们喜欢在大型群落中相互影响。”

通过跟踪哪一种蝙蝠发声，同时测量发声蝙蝠和倾听蝙蝠的实时神经活动，研究人员能够解码蝙蝠额叶皮层的神经元如何区分它们自己和其他蝙蝠发出的声音，以及蝙蝠如何区分群体中的不同个体。

当他们比较不同蝙蝠的神经记录时，他们还发现，当蝙蝠发出声音时，大脑活动变得高度相关。令人惊讶的是，他们发现，那些“友好”的蝙蝠——那些花更多时间与其他蝙蝠亲密接触的蝙蝠——产生的交流在群体成员的大脑中引发了更高程度的相关性。

其他神经科学研究试图单独研究这些相互作用的小片段。例如，一项研究可能会检测当别人说话时神经元如何反应，然后另一项研究可能会观察当那个人说话时神经元如何反应，”该研究的资深作者、加州大学伯克利分校神经生物学和生物工程助理教授迈克尔·亚tsev说。“这项研究是第一次真正把所有这些碎片放在一起，以全面了解一个社会群体内的交流。”

成千上万争吵不休的室友

和人类一样，埃及果蝠也是高度社会化的生物。在长夜飞行10英里或更多寻找成熟的水果后，这些夜行动物在白天挤在狭窄的洞穴和裂缝中，与成百上千的其他蝙蝠一起度过。不出所料，研究表明，这些蝙蝠通常为了争夺食物、睡眠空间和交配机会而发出声音。

亚采夫说:“这些蝙蝠寿命很长，它们大约能活25年，基本上它们的一生都是在群居生活中度过的。”“所以，在群体中生活并相互交流的能力是他们生活中固有的特征。”

即使在实验室环境中，蝙蝠似乎也更喜欢在人群中度过舒适的时光，通常它们大部分时间都在紧密地挤在一起。值得注意的是，除了为了回声定位而发出咔哒声外，埃及果蝠不参与任何长距离的交流，似乎只有在聚集在一起时才会向其他蝙蝠发出声音。

亚采夫说:“如果你参观这些蝙蝠洞穴，你只要抬头就能看到成千上万的动物。”“所以，一只蝙蝠对着洞穴里的另一只蝙蝠大喊大叫真的没有意义。”

蝙蝠只在紧密的社会群体中发出声音的习惯使它们成为研究群体交流的理想对象，因为如果蝙蝠在群体中发出声音，这种声音最有可能是社会交流正在进行的标志。然而，这项研究的第一作者、神经蝙蝠实验室的博士后研究员Boaz Styr说，这种行为也给研究团队带来了许多技术挑战之一。

斯泰尔说:“一个很大的问题是试图确定哪只蝙蝠发出了声音，因为它们花时间紧密地聚集在一起，有时会相互模糊。”“尽管我们有高分辨率的摄像机从不同的角度进行记录，周围有很多麦克风，但很难准确地确定哪只蝙蝠在什么时候发出了声音。”

在实验过程中，4到8只蝙蝠被允许在实验室黑暗的围栏中自由互动，并被允许自发发声。为了准确识别是哪只蝙蝠发出了每一种声音，研究小组开发了无线振动传感器，蝙蝠可以像戴项链一样戴在脖子上，它可以探测到蝙蝠发出呼叫时产生的振动。

斯蒂尔说:“这些振动传感器，加上我们同时无线记录多个蝙蝠神经数据的能力，使我们能够创建这个实验，在这个实验中，蝙蝠可以自由行为并自发交流。”“让所有这些技术东西一起工作是极具挑战性的，但它允许我们提出这些非常重要的问题。”

自我和他人的神经元

在一组实验中，研究人员让四到五组蝙蝠在实验室中一个黑暗的封闭环境中自由互动，同时仔细监测每只蝙蝠的叫声和大脑活动。

他们发现，在每只蝙蝠的额叶皮层中——这一区域被认为与动物和人类的社会行为有关——不同的神经元组被激活，这取决于群体中的哪只蝙蝠发声;换句话说，一只蝙蝠发出的声音会刺激一组神经元的活动，而另一只蝙蝠发出的声音会刺激另一组神经元。这些相关性是如此之强，以至于在确定了哪些神经元与哪些蝙蝠相对应后，研究人员可以单纯通过观察其他蝙蝠的神经活动来确定哪些蝙蝠发出了声音。

“这些单个神经元关心的是，‘是我在打电话吗?还是有别人在打电话?’不管它是什么类型的发声，”斯泰尔说。“其他神经元只对群体中某一特定蝙蝠说话时敏感。”

神经蝙蝠实验室的早期工作已经证明，蝙蝠对的大脑在社交时倾向于同步。在这项研究中，作者发现，在语音交流过程中，整个群体会同步。当蝙蝠只是简单地听到同样的声音时，这种效果没有被观察到，这表明这种现象是特定于群体成员之间的主动交流。

有趣的是，小组成员大脑之间的关联程度似乎取决于哪只蝙蝠在说话，有些蝙蝠与特定的个体有更强的同步。值得注意的是，这些脑间模式持续了数周，大概代表了个体之间稳定的社会关系。

为了更好地理解社会动态如何影响大脑活动，研究人员进行了一组单独的实验，让8只蝙蝠在一个更大的笼子里自由互动。除了监测每只蝙蝠的发声和神经活动，他们还跟踪了每只蝙蝠相对于群体中其他蝙蝠的空间位置。

罗斯说:“蝙蝠可以识别其他蝙蝠个体，并与之建立稳定的社会关系，即使是在很长一段时间内和不同的环境中。”“因为我们有这群蝙蝠，我们决定在更大的区域内跟踪它们的位置，看看这是否能告诉我们关于它们的社会关系的任何信息——谁喜欢谁，谁更合群，谁不合群。”

他们发现，大多数“集群内”的蝙蝠几乎所有时间都与其他蝙蝠聚集在一起，而一些“集群外”的蝙蝠则花更多时间远离群体，远离群体。令人惊讶的是，研究小组还发现，一只蝙蝠集群内或集群外的状态会影响其他蝙蝠发声时的神经活动。

罗斯说:“我们发现，当集群内的蝙蝠发声时，它们在其他蝙蝠中引发了对其身份更准确的神经表征，也在群体内引发了更高水平的大脑同步。”“所以，虽然还不完全清楚到底发生了什么，但似乎集群外蝙蝠的行为真的改变了它们在其他蝙蝠大脑中的神经表征。”

Yartsev说，理解为什么有些人能轻松应对几乎任何社交场合，而另一些人却总是被排斥或误解，这可能对改善人类的心理健康有重大意义。他希望这项研究能激励神经科学家们对其他社会性哺乳动物的群体交流进行更全面的研究。

Yartsev说:“通常，在神经科学领域，我们喜欢采用一种简化的方法，一次只关注复杂过程的一个组成部分。”“但实际上，社会世界是复杂的。当我们花时间和朋友在一起时，每次互动都会有很多关系历史和包袱:昨天发生了什么，那个人和谁是朋友，他们现在有什么感觉。因此，将事物分解并单独观察会给人一种控制的错觉，但实际上，很难得到完整的画面。”

亚采夫补充说:“我们的大脑，以及动物的大脑，一直在为现实生活的复杂性而进化，并不断与之斗争。”“我个人认为，要真正理解大脑，我们需要接受这种复杂性，而不是害怕它。事实上，每次我们这样做时，我们都有新的、令人兴奋的发现。”我希望这项研究，以及我们其他的研究，能够证明我们需要研究大脑的所有复杂性。”

该论文的共同作者包括加州大学伯克利分校的托比亚斯·a·施密德(Tobias A. Schmid)和朱莉·e·埃利(Julie E. Elie)。本研究由美国国立卫生研究院(奖DP2-DC016163)、美国国家心理健康研究院(奖1-R01MH25387-01)、纽约干细胞基金会(奖NYSCF-R-NI40)、阿尔弗雷德·p·斯隆基金会(奖FG-2017-9646)、大脑研究基金会(奖BRFSG-2017-09)、帕卡德奖学金(2017-66825奖)、克林根斯坦·西蒙奖学金、人类前沿科学计划、皮尤慈善信托基金(00029645奖)、麦克奈特基金会、达纳基金会和人类前沿科学计划博士后奖学金。