科研学术

　　近日，我校生命科学与技术学院neuSCAN团队在国际顶级期刊PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)上发表题为“Oxytocin and vasopressin enhance social pain empathy via common and distinct of neural expressions, genetic pathways and networks”的研究论文。团队2025级博士研究生张孝东为第一作者，生命学院赵伟华副研究员为通讯作者，电子科技大学为论文第一署名单位。该研究得到了科技创新2030重大计划、中央高校基础科学研究专项基金等项目的资助。

　　目睹他人的社会痛苦会引发社会疼痛共情，这是一个涉及认知、情感和动机维度的复杂过程。虽然已知下丘脑神经肽催产素（OT）和精氨酸加压素（AVP）调节社会功能，但它们各自对社会疼痛共情过程的贡献尚未系统表征。为了解决这个问题，本研究采用多模态方法，从基因表达、行为分析到脑成像实验等方面，系统探索了OT和AVP对社会性共情疼痛的影响。研究首先指出，OT与AVP功能各异：OT常被视为“利他型”，能促进情感共鸣与社会联结；而AVP则更偏向“自我保护”，可能在某些情况下削弱对他人的关切。基于这一假设，研究设计了包含自然场景视频（如失恋、同伴排斥）的药物干预实验，并结合静息态功能磁共振、任务态神经解码模型和基因通路分析，全面揭示两种神经肽在社会性共情疼痛中的作用模式。通过描述OT和AVP如何塑造社会疼痛共情的多维本质，本研究为理解这些过程提供了一个神经生物学框架，并为有针对性地干预社会认知障碍提供了潜在的途径（实验流程图见图1）。

图1 实验流程图

　　研究首先发现鼻喷催产素（OT）和加压素（AVP）能够在短期内增强人们对社会排斥和社会分离等负性情境的共情体验。该发现提示，OT和AVP作为社会共情的调节因子具有潜在应用前景（如图2）。

图2 OT和AVP鼻喷剂均显著增强个体社会疼痛共情能力

　　通过偏最小二乘回归（PLS-R）对全脑fMRI数据进行建模，本研究分别构建三种处理条件下的社会性疼痛共情模型。其中，通过Bootstrap检验筛选出对模型预测具有稳定贡献的体素；结合结构系数分析识别出与模型输出直接相关、能够有效控制噪声的脑区。结果显示，OT模型（O-SPED）的核心脑区包括岛叶、小脑、丘脑、红核、颞极、顶下小叶、楔前叶等；AVP模型（A-SPED）涉及杏仁核、丘脑、上顶叶、小脑、海马旁回、眶额皮层等；PLC模型（P-SPED）则突出前扣带回、眶额皮层、枕叶皮层及颞叶相关区域。这些结果揭示了不同社会肽社会共情的特定神经表征（如图3）。

图3 与O-SPED，A-SPED和P-SPED相关的核心脑区

　　为探究三种处理对社会疼痛共情的共享基础神经表征（共性成分）与独特特异效应（特异成分），本研究进行了累积百分位分析，确定了各解码器中关键预测体素的边界百分位数。以53.7百分位的最大体素作为预测特征，结果显示这些体素显著预测了OT、AVP和PLC组的共情评分（r=0.70、0.72、0.69）。前15个核心脑区主要分布于下额回、脑岛、中央后回、丘脑和上颞沟等，功能行为解码显示它们与感知-认知-情绪网络高度相关，表明共享基础神经表征调节了社会痛苦共情的认知与情感维度核心脑区（图4）。

图4 社会疼痛共情的潜在核心神经表征

　　为了探究每种模型在神经生物学标记中的独特贡献，本研究计算了O-SPED、A-SPED和P-SPED核心脑区与279区Brainnetome Atlas的空间重叠。O-SPED核心区域包括前中央回、丘脑、颞上回和下额回，A-SPED覆盖前中央回、海马旁回、小脑及眶回，P-SPED主要涉及脑岛、丘脑、下额回和中央后回。行为解码分析显示，OT主要调节感知-视觉加工（认知共情维度），AVP则影响感知-执行整合（动机共情维度），体现了神经肽在社会痛苦共情中的特异性调控（图5）。                                               

图5 O-SPED，A-SPED和P-SPED模型的特异性神经表征成分

　　为进一步探讨催产素（OT）和加压素（AVP）在社会性疼痛共情中的基因通路，研究选取了OT相关基因（OXTR、OXT、CD38）、AVP相关基因（AVPR1A、AVPR1B、AVP等）及阿片、多巴胺和毒蕈碱受体基因系统，共22个基因。通过偏最小二乘回归（PLS-R）分析，发现OT增强共情的脑区与OT基因及OPRM1呈正相关，而多巴胺及毒蕈碱相关基因如DRD1、CHRM3、CHRM1呈负相关；AVP增强共情的脑区同样与OPRM1正相关，CHRM1、OPRD1、CHRM3呈负相关。PLS分析显示，OT和AVP的首个成分分别解释了10.39%和9.17%的神经效应方差，表明两种神经肽通过特定基因通路调控社会性疼痛共情，OT主要涉及催产素与阿片信号系统，而AVP也依赖阿片及胆碱系统。这揭示了两种神经肽作用的分子基础，为理解社会共情调控提供了新线索（如图6）。

图6 OT和AVP与其他基因系统的相互作用

　　综上，本研究利用自然功能磁共振成像、基因表达分析和药理学方法，发现这两种神经肽通过对感知-认知-情感网络的共同作用显著增强共情，但它们参与不同的受体特异性途径和功能连接。具体来说，OT似乎塑造了认知-知觉加工（认知共情），而AVP则调节了执行和动机回路（动机共情）。这些发现加深了我们对它们在共情和潜在治疗应用中的作用的理解。

　　期刊介绍：《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（PNAS）是美国国家科学院主办的国际性学术期刊，创刊于1915年。该期刊涵盖生物、物理和社会科学等多个学科领域，致力于发表具有原创性和高影响力的研究成果。

　　论文链接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2520651122