pSTS对社交互动的感知

1. 参考文献 ¶

Isik, L., Koldewyn, K., Beeler, D., & Kanwisher, N. (2017). Perceiving social interactions in the posterior superior temporal sulcus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(43), E9145-E9152. http://doi.org/10.1073/pnas.1714471114

2. 研究背景 ¶

感知和理解社交互动的能力在发育早期出现，但特定脑区是否系统地参与了第三方的社交互动是未知的。先前有研究表明在感知许多不同的社交刺激时，颞上沟后部（pSTS）会被激活，包括生物运动，动态面孔，注视方向，情感表达，目标导向运动和交流意图。此项研究提供了颞上沟后部（pSTS）对社交互动的存在和本质敏感的证据。

为了测试优先参与社交互动感知的脑区是否存在，确定了五个该脑区可能有的神经特征：1.相比于独立运动的个体，该脑区对多个体交互的刺激有更大的反应。2.即使是没有自然社交互动的极简刺激，也应发生这种反应。3.对社会互动的反应不局限于单一的刺激，可泛化到不同的刺激形式中。4.社交互动的存在与个体的生命性或目标无关。5.该脑区也包含有关社交互动本质的信息。

3. 研究方法 ¶

14位被试。所有被试的视力正常或矫正。

由一对光点组成，光点进行互动或独立运动。

图1

https://www.pnas.org/content/suppl/2017/10/07/1714471114.DCSupplemental 每个被试观看12秒的视频，视频中包括一到两个简单的形状，包括以下四种条件：帮助、阻碍、动画和物理。

图2

在前三个条件下，这些形状是有生命性的且为目标导向的。在帮助和阻碍条件下，会出现第二个形状，它帮助（推第一个形状爬上山顶）或阻碍（从山顶阻挡第一个形状）第一个形状。在第三种条件下，第一个形状的动作与帮助或阻碍视频中的动作相同，但是删除了第二个形状，屏幕上只留下第一个形状（一半的是帮助条件下的形状1，另一半则是阻碍条件下的形状1）。12s的视频都包含两个部分：前6s，第一个形状确定目标；后6s，第二个形状帮助或阻碍第一个形状（帮助或阻碍条件）、第一个形状实现或不实现其目标（动画条件）。

在第四种条件下，形状被描绘为无生命的球，在同一场景中进行移动，球之间彼此碰撞或与边缘发生碰撞。

4. 结果 ¶

在每个被试中分别定义了感兴趣的脑区（fROI），即在互动条件下激活程度在前10％的脑区（p值最低）。将这种个性化的fROI称为“社交互动fROI”（SI-fROI）。此方法无需主观判断就可以选择被试的fROI，同时允许被试的fROI位置存在个体差异。

通过量化每个被试的fROI对社交互动的反应，发现对社交互动的反应比独立运动更显著。14名被试中有12名出现了SI-fROI，由P<0.005来定义。所有被试都在互动条件下表现出更明显的激活，这表明所有被试都存在这种敏感性。

对SI-fROI的位置和反应进行比较，发现其相邻的脑区参与的是其他社交任务，包括右半球的颞顶叶交界处（TPJ）、右半球的pSTS“面部”（pSTS面部）和对运动敏感的颞叶中部（MT）。fROI分析表明SI-fROI通常位于TPJ的前方、pSTS面部区域的上方。

图3

pSTS面部区域对社交互动的反应显著，但在TPJ或MT中，这种反应不显著。此外，关于fROI的方差分析发现了显著的交互作用。这表明SI-fROI对社交互动的敏感性明显高于其他fROI区域。

为了检验这套新的刺激是否引发了pSTS的反应，我们比较了四个fROI区域对帮助、阻碍和物理视频的反应。我们使用了前6s的反应，因为相比于后6s，可以更好地控制不同条件下的低水平运动。虽然在前6s中，第二个形状几乎没有移动或根本没有移动，对社交互动的感知仍然是清晰的，第二个形状明显在“观看”第一个形状。

图4

结果发现相比于物理视频，SI-fROI对互动视频（帮助和阻碍）的反应显著增强。STS面部也对社交互动表现出更大的反应。TPJ对社交互动的反应表现更大的趋势，但这没有达到显著水平，MT没有表现出显著差异。

对ROI的方差分析结果发现了显著的交互作用，表明与TPJ和MT相比，SI-fROI对社交互动的敏感性大大高于对物理的敏感性，而STS面部也表现出较高的敏感性。这些结果使实验1中发现的SI-fROI对社交互动的敏感性泛化到新的刺激集合中。

SI-fROI的反应是否受到个体生命性或目标的影响？研究比较了SI-fROI对单个形状动画和物理视频的反应，动画中的形状都是有生命性且以目标为导向的，而在物理视频中的形状既没有生命性也不以目标为导向。 在前6s中，SI-fROI和TPJ脑区对动画和物理的反应没有显著差异，表明只有生命性和目标的存在不足以激活该区域。MT对动画的反应比物理小。STS面部对动画的反应比物理明显更大。 在后6s中，SI-fROI对动画的反应要比物理更明显，也许是对目标成功或失败的反应。全脑随机组别分析揭示了在pSTS中的一个脑区，其对动画视频的反应明显大于物理视频。这表明pSTS中加工社交互动、以及生命性和目标导向运动的区域不同。

pSTS的SI-fROI对社交互动存在明显的单一敏感性。那么该脑区包括社交互动本质的信息吗？使用了多元模式分析（multivariate pattern analysis，MVPA）来解码视频描述的是帮助还是阻碍。发现SI-fROI、STS面部和TPJ能够对视频中的帮助和阻碍进行分类，该脑区包含有关社会互动本质的信息。

5. 讨论 ¶

研究报告了pSTS中的脑区在观看两个光点的互动视频时，其反应强度大约是独立运动的两倍，符合条件1和2。此外，实验1中对社交互动的强烈敏感性可以泛化到实验2中的形状动画，符合条件3。对社会互动的反应差异不能仅仅归因于对个体的生命性、行动或目标，因为在只有这些因素的情况下，不能导致该脑区出现比无生命性形状加工更大的反应，符合条件4。最后，pSTS脑区包含有关社会互动本质的信息（帮助或阻碍），符合条件5。该脑区符合所有五个特征。 将来的研究方向：尚不清楚在社交互动的发展历程，从行为研究来看，人类婴儿对社交互动高度重视，可以在6个月大时区分帮助和阻碍，也许暗示着这个年龄段可能出现该脑区？该脑区的结构以及与其他脑区的联系也是未知的，可能与直觉相关的脑区有关？该脑区做出反应的刺激范围是什么？一大群人的互动也能做出反应吗？ 论文原文