大脑研究首次捕捉到亚秒级多巴胺响应信号

幼年发育时期，多巴胺如何影响大脑中社交意识的形成？受限于无法观察，这一科学问题之前难以研究。北京脑科学与类脑研究所李莹、吉妮团队，通过开发出AI精细社交行为分析平台，将复杂自然社交行为转化为可识别、可分析的行为数据，首次捕捉到大脑伏隔核中的多巴胺能够以亚秒级时间精度对应不同类型的社交行为。该研究成果11日发表于国际期刊《细胞》。

幼年时期的社交玩耍绝不是“消磨时间”，而是学习社会互动、促进大脑神经发育的关键环节，也是神经科学关注的重要课题。但玩耍动作不断切换，科学家一直难以精细量化并进行神经机制的解析。同时，人们已经知道多巴胺参与奖赏，但对于它如何参与自然社交行为，认识非常有限。

此次，研究团队利用AI算法结合多视角三维姿态追踪技术，对动物社交过程进行自动分析。该平台能区分36种社交动作，使研究者准确分析行为变化及其对应的脑活动。

“我们利用AI算法分析动物运动轨迹、身体姿态和行为模式，通过计算机视觉等方法识别复杂社交行为，获得了过去难以获取的数据。”李莹告诉记者，基于这些数据的关联分析，发现多巴胺能够以亚秒级时间精度参与调控不同类型的社交行为；如果与社交行为相关的多巴胺强化模式出现异常，可能诱发孤独症等精神发育障碍。

为了进一步探究多巴胺异常与行为异常之间的关系，团队还构建了多智能体强化学习模型，让其进行虚拟仿真。吉妮说：“模拟孤独症的虚拟智能体，更容易表现出孤独症模型常见的社交回避行为，这与生物实验中的现象相互印证。”

同时，团队采用精准配对的闭环光遗传学技术，靶向多巴胺投射通路，进行与自然玩耍相一致的亚秒级多巴胺信号刺激，结果改善了孤独症模型小鼠的社交能力。

“亚秒级多巴胺强化信号能够调控自然状态下的社交行为，这为神经发育障碍患者提供了一种干预策略。”李莹说。