據(jù)外媒報(bào)道，人類有著多種多樣的情緒，并可以通過(guò)面部肌肉和器官移動(dòng)完美表達(dá)出來(lái)。事實(shí)上，這種情感表達(dá)能力并非人類所獨(dú)有，美國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)老鼠也有喜怒哀樂(lè)。
美國(guó)加州理工學(xué)院的研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，成功破譯了實(shí)驗(yàn)室中的老鼠看似難以理解的面部表情，這項(xiàng)工作可能會(huì)對(duì)精確定位人類大腦中編碼特定表情的神經(jīng)元產(chǎn)生巨大影響。
加州理工學(xué)院神經(jīng)學(xué)家大衛(wèi)·安德森(David Anderson)說(shuō)，他們的研究“邁出了非常重要的第一步”，幫助揭開(kāi)情緒的神秘面紗，以及它們?cè)诖竽X中是如何體現(xiàn)的。
大約150年前，著名生物學(xué)家查爾斯·達(dá)爾文(Charles Darwin)提出，動(dòng)物的面部表情可能如人類一般，這些表情提供了了解它們情緒的窗口，。但研究人員直到近年才獲得工具，如強(qiáng)大的顯微鏡、攝像頭以及基因技術(shù)等，以精確捕捉和分析面部運(yùn)動(dòng)，并調(diào)查情緒是如何在大腦中產(chǎn)生的。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)為期三年研究的德國(guó)Max Planck神經(jīng)生物學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家納丁·格古拉(Nadine Gogolla)說(shuō)：“我們?nèi)祟愑兄S富的情感狀態(tài)，這讓我十分著迷。我想看看，我們是否能從動(dòng)物研究中了解這些狀態(tài)是如何在大腦中出現(xiàn)的。”
圖2：研究發(fā)現(xiàn)，老鼠也有著與人類相似的情緒，包括喜悅和憤怒等，并可以通過(guò)面部表達(dá)出來(lái)
格古拉的靈感來(lái)自于安德森與加州理工學(xué)院教授拉爾夫·阿道夫斯(Ralph Adolphs)共同撰寫的細(xì)胞論文。在這項(xiàng)研究中，他們認(rèn)為，情緒等“大腦狀態(tài)”可能會(huì)表現(xiàn)出特殊的特征。例如，它們應(yīng)該是持久的，在喚起它們的刺激消失后，它們應(yīng)該可以持續(xù)一段時(shí)間。此外，情緒可能隨著刺激的力度加大而表達(dá)得更加激烈。
格古拉的團(tuán)隊(duì)先固定老鼠的頭部，讓它們保持靜止，然后提供不同的感官刺激來(lái)觸發(fā)特定的情緒，并拍攝下它們的面部。舉例來(lái)說(shuō)，研究人員將甜味或苦味的液體放在老鼠的嘴唇上，以喚起愉悅或厭惡的情緒。他們還對(duì)老鼠的尾巴進(jìn)行適當(dāng)程度的電擊，或者給它們注射氯化鋰以誘導(dǎo)不適的感覺(jué)。
科學(xué)家們知道，老鼠可以通過(guò)移動(dòng)耳朵、臉頰、鼻子和眼睛上部來(lái)改變自己的表情，但他們無(wú)法可靠地將這些表情與特定的情緒相匹配。因此，當(dāng)老鼠對(duì)不同的刺激做出反應(yīng)時(shí)，研究人員將老鼠面部肌肉運(yùn)動(dòng)的視頻分解成超短快照。
AI算法識(shí)別特定臉部肌肉群運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的不同表情。這些表情與被喚起的情緒狀態(tài)相關(guān)，如愉悅、厭惡或恐懼。例如，感覺(jué)愉悅的老鼠會(huì)將鼻子朝下拉向嘴巴，耳朵和下巴向前拉。相比之下，當(dāng)它感受到疼痛時(shí)，會(huì)將耳朵向后拉，鼓起臉頰，有時(shí)還會(huì)瞇起眼睛。
老鼠的這些面部表情具有安德森和阿道夫斯提出的特征，比如它們可以持續(xù)很久，并且強(qiáng)度與受到刺激的強(qiáng)度密切相關(guān)。瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)研究神經(jīng)精神障礙的卡米拉·貝隆(Camilla Bellone)說(shuō)：“這種識(shí)別面部表情的方式有很大優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗梢员苊庋芯咳藛T施加的任何偏見(jiàn)。”
之后，科學(xué)家們尋找可能在大腦中編碼這些情緒的腦細(xì)胞。利用一種名為光遺傳學(xué)的技術(shù)，他們瞄準(zhǔn)了小鼠的單個(gè)神經(jīng)元回路，這些回路已經(jīng)被證明在人類和其他動(dòng)物中可以觸發(fā)特定的情緒。當(dāng)研究人員直接刺激這些回路時(shí)，老鼠會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的面部表情。
最后，研究人員還使用了名為雙光子鈣成像的技術(shù)，來(lái)識(shí)別老鼠大腦中僅在特定情緒和特定面部表情被喚起時(shí)才會(huì)激活的單個(gè)神經(jīng)元。格古拉推測(cè)：“它們可能代表了大腦中情緒編碼的一部分。我們認(rèn)為情感編碼可能在進(jìn)化上是保守的，因此人類和老鼠的編碼可能有很多共同的特征。”
