Science重磅综述：大鼠复杂的情感和认知能力

作者：brainnews--杏仁核学堂发布时间：2024-10-21

几十年来，尽管对大鼠的生理学和行为研究非常丰富，但关于大鼠情感的研究范围仅限于恐惧、焦虑和疼痛。最近的研究表明，大鼠是一种高度合作的物种，并且被他人的痛苦所激励，采取亲社会行为，例如打开门或拉动链条以释放被困的同种个体。对大鼠情感、认知和神经功能的研究提供了有力的证据，表明大鼠有能力代表他人的需求，通过工具性行为来改善他们的福祉，因此能够进行有针对性的帮助。

来自以色列特拉维夫大学的Inbal Ben-Ami Bartal教授在Science杂志上以题为“The complex affective and cognitive capacities of rats”的综述文章，文章阐述大鼠复杂的情感和认知能力。大鼠的复杂能力提高了将新的大鼠福祉衡量标准整合到科学研究中的重要性。

作者分别探讨了实验室大鼠/褐鼠（Rattus norvegicus）的情感和认知能力，指出尽管其经过驯化与野生大鼠在某些特征上有所不同，但大鼠因其形态、生理及学习能力更接近人类，仍在生物医学研究中占有重要地位。研究表明，大鼠具备亲社会动机和评估他人需求的能力，能够进行有目标的帮助行为，类似于黑猩猩等灵长类动物的帮助能力。然而，大鼠在实验中展示的帮助行为是否为有意的目标导向行为仍存在争议，且这种行为与实验设计密切相关。作者指出，大鼠复杂的社交性和认知能力可能使其在特定情境下表现出简单形式的目标帮助。

1. 大鼠的情感能力

大鼠的情感能力表现出复杂且多样的特征，包括正面和负面的情感体验。它们能够通过肢体语言、面部表情、声音和嗅觉线索表达情感，并受到环境刺激的影响。大鼠会经历恐惧、愤怒等负面情感，并表现出积极的情感，如乐观、玩耍和社交互动。此外，大鼠的情感具备重要的社会功能，不仅能够通过情绪传染与同类分享情感，还表现出同理心和亲社会行为，甚至在同类痛苦时提供安慰和帮助。这种情感复杂性使得大鼠在情感研究中成为重要的模型。

图1.大鼠的情感表达

2. 大鼠的工具性亲社会行为

大鼠表现出多种工具性亲社会行为，反映了它们在社会环境中对他人福祉的关心。历史研究发现，大鼠能够避免对同类施加电击，显示出对他人痛苦的厌恶感。此外，大鼠在面临痛苦状态的同伴时，会主动释放被困的同类，甚至在没有直接奖励的情况下也能表现出帮助行为。这表明它们的亲社会行为并不仅限于求助或奖励的诱因，而是与对他人痛苦的识别和同情感知密切相关。大鼠的帮助行为受社会经验影响，能够跨品系地帮助陌生个体，体现出亲社会动机的灵活性。研究还显示，它们在面对困境时会采取互惠策略，但对他人痛苦的响应似乎更为迫切，超越了简单的互惠考量。这些行为的神经基础与人类的同情心网络高度相似，涉及多个脑区，表明这种行为的进化根源可能更为古老。因此，大鼠的工具性亲社会行为不仅为理解动物社会行为提供了重要见解，也为研究同情心的神经机制奠定了基础。

图2. 人类和大鼠的亲社会大脑

3. 大鼠的认知能力

大鼠展现出一系列复杂的认知能力，显示出其具备一定程度的意识和社会理解。它们能够通过观察他人学习，从而提升自身的表现，理解他人的目标，并进行因果推理。大鼠在执行复杂任务时能够抽象出规则，并在听觉和视觉任务中进行结构转移，表明其对任务规则的掌握。此外，大鼠展示了元认知能力，能够识别自身对知识的信心并据此作出决策。研究还表明，大鼠能够有意地回忆情境记忆，这一能力要求其激活特定神经网络并在适当时机维持记忆。总的来说，这些发现支持了大鼠在社会交往、学习和决策中的复杂认知能力，使我们对其内在心理状态产生更深入的理解。

图3. 大鼠的情感与认知能力

总结

尽管已有证据表明大鼠具备同情性唤起，但缺乏直接验证其认知理解和目标导向行为的实验。因此，未来的研究应探讨大鼠在面对障碍时是否会寻找替代解决方案，并观察其行为如何受到他人需求的影响。此外，文章呼吁关注大鼠的福祉，指出实验环境和生活条件的改善对于提升大鼠的心理和身体健康至关重要。最终，强调在科学研究中，应对大鼠的福祉给予足够重视，反思我们对这种动物的伦理责任。