人类的生存和适应有赖于迅速、有效地了解环境中的威胁信息。这种威胁学习大多数通过观察他人的防御行为来习得。例如，当一位同伴遇到蜘蛛时，他可能会表现出紧张或害怕的情绪，并可能采取避开或用某种方式防御的行为。如果我们观察到这种情况，并注意到同伴对蜘蛛的反应，我们可能会从中学习到蜘蛛是一种威胁。在将来遇到蜘蛛时，我们可能也会表现出类似的紧张或害怕情绪，并采取类似的避开或防御行为。尽管以往研究揭示出了与威胁学习相关的具体脑区和神经过程，但目前对社会威胁学习多人情境、高生态效度科学依据的探索，仍然缺乏。
近日，华人策略研究论坛心理与行为科学系潘亚峰研究员及其合作者在Advanced Science（IF = 15.1）上发表了题为“A brain-to-brain mechanism for social transmission of threat learning”的文章，研究通过将脑磁图技术、计算建模、正中神经电刺激、眼动追踪、皮肤电记录、脑间同步分析相结合，探究了人类如何通过观察他人的反应来习得威胁信息。研究发现，社会威胁学习期间，观察者与示范者的大脑活动发生同步；这种脑间同步性越强，学习效果越好；脑间同步会受到社会关系（即，两人之间的相对社会等级）的调节。
研究者首先邀请一组被试（示范者，Demonstrator）完成一项威胁学习任务。任务中，屏幕出现两类中性图片，其中一类图片会伴随概率性电击。通过这一学习，示范者很快掌握关键威胁信息（哪类图片伴随电击）。在学习过程中，示范者的大脑活动由脑磁图记录，他们的学习过程也会由摄像机全程录像。这些录像会随后呈现给另一组被试（观察者，Observer）。观察者通过观察录像中示范者的威胁学习过程（如某类图片呈现后是否伴随示范者的厌恶表情等；如是，则推测该图片大概率伴随电击），来间接习得威胁信息。值得注意的是，在观察学习前，观察者还需完成一项数学竞赛任务（比较屏幕左右侧数学算术的值大小），该任务用于操纵观察者和示范者之间的相对社会等级。
社会威胁学习任务示意图
眼动追踪和皮肤电的结果一致显示，示范者和观察者均能有效习得威胁信息。进一步地，研究者通过计算建模发现，观察者能更快从比其社会地位更低的示范者处习得信息。这可能是因为观察者能快速对低社会地位示范者产生共情，分配更多注意资源，因而学习绩效更佳。脑磁图结果表明，观察者和示范者的大脑活动在额边缘环路（包括脑岛、腹内侧和背外侧前额叶皮层）发生同步；这种脑间同步能预测观察者随后的学习表现。
社会威胁学习的群脑协同
通过机器学习时变预测模型，研究还发现，当电击即将施加于示范者时（即威胁“近在咫尺”时），脑间同步对观察者学习效果的预测效力最大化。观察者-示范者脑同步受社会等级调节，当示范者的社会等级低于观察者时，脑间同步更强。结合注视时长和瞳孔大小同步性分析，研究者推测脑间同步可能反映了共享注意和情绪过程。
时变预测建模、注视时长及瞳孔大小同步性分析
这项研究揭示了社会威胁学习的群脑协同机制。群脑协同既依赖于社会关系，又对人类适应性的学习行为有预测作用。在接下去的工作中，研究人员的目标是开发群脑协同调控技术（如群脑刺激、多人神经反馈），用来操纵或训练个体间的脑同步，以实现社会认知增强等。另一个未来方向是探究社会学习对后续决策或亲社会行为的影响。
该研究获得国家自然科学基金、教育部人文社科一般项目、瑞典研究委员会、克努特&爱丽丝瓦伦堡基金会、瑞典国立脑磁图中心、斯德哥尔摩大学脑成像中心等的支持。华人策略研究论坛心理与行为科学系百人计划研究员潘亚峰为论文第一作者和通讯作者，瑞典卡罗林斯卡医学院Andreas Olsson教授为论文的共同通讯作者，瑞典卡罗林斯卡医学院的Mikkel C. Vinding博士、Daniel Lindquist教授、英国伯明翰大学的张磊教授对论文作出了重要贡献。
潘亚峰研究员团队长期致力于社会学习和社会互动的群脑协同机制、模型与调控。以第一作者或通讯作者在Lancet Psychiatry (2023)、Advanced Science (2023)、Perspectives on Psychological Science (2022)、Journal of Educational Psychology (2022)、Journal of Neuroscience (2023)、NeuroImage (2018, 2020a, 2020b, 2022)、Cerebral Cortex (2023)等杂志发表论文多篇。课题组欢迎对社会认知神经科学、教育神经科学、计算建模等感兴趣或有相关背景的博士后、研究生和本科生加入，有意者请联系yafeng.pan@zju.edu.cn或关注实验室网站https://panlab.cn。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202304037
参考文献：Pan, Y.*, Vinding, C.M., Zhang, L., Lindquist, D., Olsson, A.* (2023). A brain-to-brain mechanism for social transmission of threat learning. Advanced Science. DOI: 10.1002/advs.202304037
