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2025年8月26日，《Science bulletin》期刊在線發(fā)表了題為《Oxytocin-mediated empathy internally facilitates cooperative behaviors in rats》的研究論文。該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越中心王佐仁研究組聯(lián)合北京大學IDG麥戈文腦科學研究所李毓龍研究組共同完成。團隊建立了全自動化的大鼠互惠合作范式，首次在無外部懲罰條件下發(fā)現(xiàn)催產(chǎn)素介導的共情（同理心）提升能夠顯著減少“搭便車”行為，使互惠合作長期保持穩(wěn)定，這一研究成果為揭示哺乳動物復雜社會行為的內(nèi)在動機機制提供了重要實驗依據(jù)。

圖1： 范式圖例

合作行為是構建人類社會的基礎。正因為它的重要性，Science期刊將“合作行為是如何演化的？”列為125個最重要問題的第16位。在自然界中，個體間的合作既可能是即時互利（同時獲得回報），也可能依靠延遲回報來維系。然而，延遲性互惠常面臨“搭便車（Free-rdiding）”風險——接受幫助的一方不予回報，從而動搖合作的穩(wěn)定。以往的研究多將合作的持續(xù)歸因于外在約束，尤其是“第二方/第三方懲罰”（受害者直接懲罰違約者，或第三方介入懲罰）。然而，這類機制在真實生態(tài)情境中實施成本高、可達性有限，且在動物中缺乏系統(tǒng)證據(jù)。盡管如此，合作在自然界依然廣泛存在，提示除了外部懲罰之外，還可能存在抑制“搭便車”的內(nèi)在機制。

基于這一判斷，本研究構建了無外部懲罰條件下的互惠合作(Reciprocity)范式，以檢驗在“先付出、后回報”的情境中，個體是否仍能穩(wěn)定地選擇合作并對同伴產(chǎn)生共情傾向。

首先，實驗室在此前建立的即時共利合作基礎上，研究團隊設計了延遲回報的互惠模式：兩只大鼠被分別放置在相鄰訓練箱內(nèi)，需在 1 秒內(nèi)同時觸碰各自的觸發(fā)口才能完成一次合作。與傳統(tǒng)的“共利（Mutualism）”任務不同，每輪合作中僅有一只大鼠可獲得飲水機會，且獲益方在不同回合中隨機更換。這一設計模擬了“先付出、后回報”的情境，更貼近自然界中的互惠合作。經(jīng)過訓練，即使是非同籠的大鼠（理論無第二方/三方懲罰）大鼠不僅能夠穩(wěn)定地為同伴付出，還表現(xiàn)出顯著增強的共情水平。

圖2：全新的互利共惠范式

隨后，研究團隊利用 GRAB-OXT1.0 催產(chǎn)素探針結合光纖成像技術，發(fā)現(xiàn)互惠任務中額眶葉（OFC）的催產(chǎn)素信號峰值和均值均顯著高于共利任務及單獨(Individual)任務。此外，在催產(chǎn)素基因敲除（OXT-KO）大鼠中，互惠訓練無法提升共情水平，“搭便車”比例顯著上升，合作穩(wěn)定性明顯下降，表明催產(chǎn)素信號不僅參與社會行為調(diào)節(jié)，更可能是驅(qū)動互惠合作的重要內(nèi)在機制。，

圖3：催產(chǎn)素在互利共惠中特異性釋放

綜上所述，該研究不僅自主設計了一個全新的自動化互惠合作范式，同現(xiàn)催產(chǎn)素系統(tǒng)依賴的共情提高可以抑制“搭便車”行為的發(fā)生，不僅拓展了催產(chǎn)素的功能范圍，同時也為理解“合作行為是如何演化的”提供了新的視角和實驗證據(jù)。

中國科學院腦智卓越中心王佐仁研究員、北京大學IDG麥戈文腦科學研究所李毓龍研究員為該論文的共同通訊作者，腦智卓越中心博士后王淼垚鑫為該論文的第一作者。石倩倩博士，研究生邵宇愷，蔣夢萍博士，研究生付奧，黃延旺博士，高級實驗師王清秀，高級實驗師魏磊，研究生張子曄，研究生徐菁澤，楊天明研究員對論文做出重要貢獻。該工作得到科技創(chuàng)新2030重大項目、中國科學院戰(zhàn)略先導專項、上海市科技重大專項等資助。