1. 动物社交倾向的界定与行为表现
1.1 内向-外向维度在动物中的类比与测量
在动物行为研究中,尽管内向-外向(Introversion-Extroversion, I/E)维度与人类I/E的内涵不尽相同,但其在量化动物社交倾向方面提供了重要的框架,被广泛用于描述个体在社交活动中的偏好和表现。这种类比主要通过一系列可观察的行为学指标来实现,旨在评估动物对社交互动的频率、强度以及参与意愿。
社交互动频率是衡量动物社交倾向的核心指标之一。例如,研究人员会记录动物在特定时间内与同类个体进行接触(如嗅探、追逐、理毛等)的次数,高频率的互动通常被视为外向倾向的体现。群体参与度则关注个体在群体活动中的融入程度,包括是否主动加入群体、在群体中的位置以及对群体行为的贡献等。陌生个体接触意愿则通过引入不熟悉的同类个体来评估动物的社交探索行为,例如在三箱实验(three-chamber test)中,小鼠会表现出与新奇同类而非熟悉同类或空笼子待在一起的偏好,这种偏好反映了其社交动机和对新奇社交刺激的兴趣 12。
为了更精确地量化这些行为指标,研究人员开发了多种行为分析工具和范式。例如,克劳利社交和新奇社交偏好协议(Crawley's sociability and preference for social novelty protocol)是小鼠社交行为研究中常用的三箱范式。该测试允许实验小鼠自由选择在三个隔间中的任意一个花费时间,其中一个隔间放置一个陌生同类,另一个隔间为空白或放置一个熟悉同类。通过测量小鼠与陌生同类相处的时间以及对陌生同类与熟悉同类的偏好,可以评估其社交亲和力、社交动机、社交记忆和新奇偏好等关键社交行为方面 1。这种方法提供了量化小鼠社交倾向的有效手段,并已成功应用于多种近交系和突变小鼠的研究中 1。
此外,更先进的技术,如高分辨率3D姿态追踪和社交接触分析,正在被应用于自由互动动物的社交行为研究,特别是在啮齿动物(如大鼠和小鼠)中。例如,有研究通过3D几何推理、图神经网络和半监督学习解决了主体遮挡和身体部位分配等挑战,成功追踪了交互动物的姿态动态和社交接触 3。这种方法能够识别出一系列刻板的动作、互动、同步性和身体接触,为社交行为的精细表型分析提供了可能,尤其是在自闭症模型动物中,这种高分辨率的表型分析揭示了传统测量方法无法解析的变化 3。通过这些先进的工具,研究人员得以从微观层面理解动物社交倾向的复杂结构和潜在机制。
1.2 不同物种的社交倾向典型表现
动物的社交倾向在不同物种间表现出显著的多样性,这反映了它们在特定生态环境和进化压力下的适应性策略。通过对比不同动物类群的社交行为,我们可以更好地理解“内向”和“外向”在动物世界中的具体表现。
灵长类动物:灵长类动物通常表现出高度复杂的社交结构和外向的社交倾向,这在它们的合作觅食、社会等级建立和育幼行为中尤为明显。例如,许多灵长类物种会形成稳定的群体,个体之间通过复杂的交流(如理毛、叫声、面部表情)维持社会联系。在合作觅食方面,一些灵长类物种展现出高度协调的行为,共同搜寻食物、分享资源,甚至进行群体防御以保护食物来源或幼崽。这种合作行为不仅增加了觅食效率,也强化了群体内部的凝聚力,是其外向社交倾向的重要体现。此外,动物的复杂社会行为需要多种认知技能,包括个体识别和观察学习,这些技能是社会系统进化的基础 4。
啮齿类动物:啮齿类动物的社交行为模式多样,既有高度社会化的物种,也有相对独居的类型。例如,大鼠被发现具有显著的亲社会行为。在一项经典实验中,一只自由活动的大鼠会学习如何打开限制器来解救被困的同伴,即使这并不直接为自己带来益处。当同时提供巧克力奖励时,大鼠通常会打开两个限制器并分享巧克力,这强有力地证明了它们对同类困境的同情心和亲社会动机 56。这种互助行为体现了其一定程度的外向社交倾向,尤其是在面对同伴困境时。草原田鼠(prairie voles)则以其严格的一夫一妻制和高度的伴侣偏好而闻名,它们会形成稳定的配对关系并共同育幼,催产素在这种伴侣关系形成中扮演关键角色 7。
鸟类:鸟类的社交行为同样丰富多彩,包括混合物种群的形成、合作繁殖以及复杂的迁徙行为。许多鸟类,如候鸟,会形成大规模的迁徙群体 8。迁徙策略具有高度可塑性,栖息地质量会影响个体迁徙的时间和能量预算,进而影响其繁殖和越冬表现,并对种群动态产生影响 9。在觅食过程中,不同物种的鸟类有时会组成混合种群,通过信息共享来提高觅食成功率。理论模型表明,性和社会选择可以稳定动物的合作行为 10。然而,也有一些鸟类,如巢寄生鸟类,会表现出“内向”或非社交的行为,它们将卵产在其他同类巢中,而不提供任何亲代抚育 11。
鱼类:鱼类展现出高度的社交可塑性,其社交行为会根据环境和生理状态进行调整 1213。斑马鱼等鱼类常表现出集体行为,如鱼群(schooling)和群集(shoaling)。鱼群中的个体通过局部互动(如短距离排斥、长距离吸引或对齐)形成高度协调的运动模式 14。这种集群行为被认为是鱼类应对捕食者、提高觅食效率和优化水动力学的适应性策略,体现了其在特定情境下的外向社交倾向。
总的来说,动物的社交倾向并非简单的“有”或“无”,而是在复杂的生态和社会背景下形成的连续谱。从灵长类的高度合作,到大鼠的亲社会行为,再到鸟类和鱼类的集群效应,这些不同的表现形式都体现了物种为了生存和繁衍所采取的适应性策略。高社交倾向的动物往往通过群体合作来获取资源、防御捕食者、提高繁殖成功率,而某些情况下,较少社交或独居的倾向也可能是一种适应性选择。
2. 社交倾向的神经与分子机制
2.1 关键脑区的调控作用
动物的社交倾向受到复杂神经回路的精确调控,其中下丘脑、前额叶皮层(PFC)和腹侧被盖区(VTA)等关键脑区发挥着核心作用。这些脑区通过协调各自的功能,共同调节社交决策、动机和行为的表达。
下丘脑是调控本能社会行为(如性行为、亲代行为和攻击行为)的重要中枢。生殖行为控制柱(Reproductive Behavior Control Column, RBCC)是下丘脑内一个由内侧视前核(MPN)、腹内侧下丘脑腹外侧部(VMHvl)和腹侧乳头状核(PMv)组成的神经回路,对所有社会行为至关重要。RBCC整合了多种激素和代谢信号,并调整动物的身体活动,从而影响社交互动的机会。此外,RBCC还与中脑边缘多巴胺系统相互作用,以维持动物的社交兴趣,并强化与社交行为同步的线索和动作 15。例如,下丘脑室旁核(PVN)中的催产素(OT)神经元被发现是调控群体内社交冲突和攻击行为的关键神经中枢,其活性主要影响雌性动物的攻击性和支配等级,并与奖赏相关的神经回路连接 16。另一项研究表明,针对小细胞催产素(OT)神经元(一种与社交奖赏相关的OT神经元亚型)的胚胎期干扰会导致雄性小鼠的社交功能障碍,提示了这些神经元在社交行为中的选择性脆弱性 17。
前额叶皮层(PFC)在高级社交认知和决策中扮演着关键角色。它与杏仁核等区域的功能交互作用,共同调控社交决策 18。在社交互动过程中,PFC的神经活动会显示出与社交互动相关的脑间同步性,这种同步性可以预测未来的社交互动和竞争情境中的支配关系 19。多巴胺D2受体在内侧前额叶皮层(mPFC)锥体神经元中的表达及其激活会损害小鼠的社交行为,而敲低mPFC锥体神经元中的D2R则能增强社交趋近行为,并选择性地激活投射到伏隔核(NAc)的mPFC神经元 20。这表明PFC通过特定的神经投射,特别是mPFC-NAc通路,精确调控社交行为 20。此外,背内侧前额叶皮层(dmPFC)在调控社交竞争中发挥基础作用,其下游神经回路包括投射到背侧中缝核(DRN)和导水管周围灰质(PAG)的第5层神经元促进竞争,而投射到前基底外侧杏仁核(aBLA)的第2/3层神经元则抑制竞争 21。
腹侧被盖区(VTA)是中脑边缘多巴胺系统的重要组成部分,与社交动机和奖励密切相关。VTA通过多巴胺能投射到伏隔核和前额叶皮层,调节社交奖励的感受和社交行为的强化 22。研究发现,催产素在VTA中的作用对于社交互动的奖赏特性至关重要,VTA中催产素受体的激活能够调节社交互动的强化特性,使其类似食物和滥用药物对行为的强化作用 23。这强调了VTA在将社交互动转化为积极体验方面的关键作用。
神经回路对社交行为的精准调控也容易受到早期环境因素的影响。例如,早期S-氯胺酮暴露会导致青春期小鼠的社交缺陷,这与前额叶皮层(PFC)微胶质细胞的过度激活和突触过度修剪有关 24。S-氯胺酮暴露会激活PFC中的微胶质细胞,导致突触过度修剪和树突结构异常,进而引起兴奋性突触传递的过度兴奋 24。通过下调精氨酸酶1(Arg1)的表达或预防性施用Arg1选择性抑制剂nor-NOHA,可以逆转微胶质细胞的过度激活,并减轻S-氯胺酮暴露引起的神经发育障碍 24。这些发现揭示了特定脑区(如PFC)中的微胶质细胞在发育关键期对社交行为塑造中的关键作用,并为预防麻醉相关的神经发育异常提供了潜在靶点。
2.2 神经递质与激素的介导作用
动物的社交倾向和行为受到多种神经递质和激素的精细调控,这些化学信号在社交奖励、社交动机的形成以及性别差异化的社交偏好中发挥着至关重要的作用。
催产素(Oxytocin, OT)是调控社交行为最为广泛研究的神经肽之一,常被称为“爱情荷尔蒙”或“拥抱荷尔蒙”。它在哺乳动物的依恋、配对结合、性行为、亲代行为以及社交奖励中扮演核心角色 25262728。催产素通过在中枢神经系统中的释放,特别是作用于下丘脑、杏仁核和伏隔核等脑区,来调节社交情绪和行为 26。例如,在以一夫一妻制闻名的草原田鼠中,催产素及其受体的分布模式是其形成伴侣偏好的关键因素之一 2930。脑中催产素的释放能够增强社交奖励,促进个体间的亲社会行为 2531。研究表明,在伏隔核核心区,催产素作为一种社交强化信号,能引起兴奋性突触传递的长期抑制,从而巩固社交互动的奖励特性 31。此外,催产素还通过与多巴胺系统相互作用来调节动机行为,增强社交刺激的动机相关性 25。
多巴胺(Dopamine, DA)是中脑边缘奖励系统的关键神经递质,在社交动机和奖励学习中发挥核心作用 32。伏隔核-中脑回路,作为多巴胺能奖励通路的一部分,与多种形式的社交行为(包括配对结合和亲代行为)的强化密切相关 30。催产素与多巴胺系统之间存在复杂的相互作用,催产素能够影响腹侧被盖区(VTA)的多巴胺能活动,从而进一步调节社交奖励和动机行为 25。例如,VTA中的催产素能调节社交互动的强化特性,使其具有类似食物和药物的奖励效应 25。
血清素(Serotonin, 5-HT)也是重要的神经递质,参与调节情绪、攻击性以及多种社交行为 32。在伏隔核中,血清素与催产素的协调活动对于社交互动的奖励特性至关重要。例如,阻断伏隔核中的5-HT1B受体可以阻止催产素诱导的突触可塑性,进而消除社交奖励效应 31。这表明血清素系统与催产素系统协同作用,共同调节社交奖励的神经机制。
性激素对社交偏好和行为表现出显著的性别差异影响。
- 雌二醇(Estrogen):雌激素是女性性激素的主要类型,在调节雌性动物的性行为和多种社交行为中起着关键作用 3334。它主要通过与雌激素受体α(ERα)结合来发挥作用,影响多个相互连接的脑区 33。例如,在雌性小鼠中,雌二醇能够调控内侧前额叶皮层(mPFC)中特定神经元的活性,这些神经元整合了激素状态和对潜在配偶的识别,从而协调复杂的认知社交行为 35。发情期的雌性动物,其社交行为受卵巢激素的调节,对异性的社交互动表现出更高的倾向性 3435。
- 睾酮(Testosterone):作为主要的雄性激素,睾酮及其代谢产物(如雌二醇)在雄性动物的攻击性、领地行为和性行为中扮演重要角色 3637。睾酮水平的变化可以影响社会等级和支配行为,例如在非洲慈鲷中,雄性社会地位的上升与雄激素信号的调节密切相关,雄激素受体拮抗剂会抑制其生殖行为的表达 3637。睾酮的这种影响通常是物种特异性和情境依赖性的 38。
此外,血管加压素(Vasopressin, AVP)是与催产素密切相关的另一种神经肽,在调节社交沟通、社会调查、领地行为和攻击性方面发挥重要作用,尤其是在雄性动物中 2739。血管加压素1a受体(V1aR)在脑区的分布差异与配对结合、配偶保护和空间利用等单配偶制相关行为存在个体和物种差异 29。
这些神经递质和激素通过复杂的交互网络,共同塑造了动物的社交倾向,包括对社交刺激的反应、社交互动中的动机水平以及不同性别在社交行为上的差异 3840。对这些分子机制的深入理解,有助于揭示社交行为障碍的病理生理学基础,并为相关疾病的治疗提供潜在靶点。
2.3 基因与表观遗传的调控基础
动物的社交倾向不仅受神经回路和神经递质的直接影响,更深层地,其根植于复杂的基因表达和表观遗传调控机制。这些机制共同决定了个体对社交刺激的反应模式,并塑造了其终身的社交行为偏好。遗传因素为社交行为提供了基础蓝图,而表观遗传修饰则允许基因表达根据环境变化进行动态调整,从而实现遗传与环境的精妙交互。
基因对社交行为的调控
大量研究表明,特定基因的变异或表达异常与社交行为缺陷,特别是与自闭症谱系障碍(ASD)相关的社交障碍密切相关。ASD是一种神经发育障碍,其核心特征包括社交互动和沟通障碍,以及受限的兴趣、重复行为和活动 41。在动物模型中,一些与ASD相关的基因被发现直接影响社交行为:
- Kcnh7基因:一项研究发现,自闭症模型(Shank3缺陷小鼠)中,Kcnh7基因的表达在小鼠前扣带皮层(ACC)的中间神经元(包括表达小白蛋白PV和生长抑素SST的中间神经元)中显著降低 42。ACC在社交行为中至关重要,其功能障碍与自闭症中的社交互动缺陷有关 42。在PV或SST中间神经元中敲除Kcnh7基因,会导致社交互动缺陷,这表明Kcnh7在调节社交行为中发挥关键作用,且其功能失调可能导致自闭症相关的社交障碍 42。
- CYFIP1同源基因:果蝇中CYFIP1同源基因的突变会导致线粒体过度活跃和群体行为异常。研究发现,线粒体活性增加会捕获GABA,导致GABA能信号传导减少,进而引起社交缺陷。通过药理学或基因手段干预线粒体活性或GABA信号传导,可以纠正这些异常 43。这揭示了与ASD相关的基因可能通过影响细胞代谢和神经递质平衡来调控社交行为。
- 单胺氧化酶A (MAOA) 基因:MAOA基因编码一种降解血清素和儿茶酚胺的关键酶。先天性MAOA缺乏或低活性的MAOA变异体,与攻击性、反社会行为的更高风险相关,尤其是在经历过童年虐待的男性中 44。虽然MAOA主要与攻击性相关,但其通过影响神经递质平衡,也间接影响了社交互动中的情绪调节和行为反应。
表观遗传修饰在社交倾向中的作用
表观遗传学是研究不改变DNA序列但影响基因表达的可遗传变化。环境压力、早期经历和生理状态都可以通过表观遗传机制对社交倾向产生长期影响 45。主要表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA调控 4546。
- 组蛋白乳酰化 (Histone Lactylation):这是近年来发现的一种新型组蛋白修饰,可以将代谢与基因表达联系起来。一项研究表明,运动诱导的乳酸显著增强了多种突触蛋白的乳酰化,其中突触体相关蛋白91 (SNAP91) 对突触功能至关重要 47。SNAP91的乳酰化通过增强内侧前额叶皮层 (mPFC) 的突触结构形成和神经元活动,从而赋予动物抵抗慢性束缚应激的能力,并预防焦虑样行为 47。尽管这项研究主要关注应激韧性,但mPFC在社交行为中的关键作用表明,组蛋白乳酰化可能间接影响社交倾向,尤其是在应激条件下。
- DNA甲基化:DNA甲基化通过在DNA上添加甲基基团来抑制基因表达,在塑造社交行为中发挥着关键作用 45。例如,母亲行为对后代应激反应能力的影响,被发现与海马区糖皮质激素受体(GR)基因启动子的DNA甲基化模式改变有关。表现出高舔舐和梳理行为的母亲,其后代的GR基因甲基化程度较低,GR表达量较高,从而对压力有更好的适应能力 48。这种表观遗传修饰在成年后仍持续存在,表明早期环境可以“编程”基因表达,进而影响个体对环境的长期适应性,包括社交反应。
- 非编码RNA:微小RNA(miRNAs)是一类小非编码RNA,通过转录后调控影响约60%的基因表达,在神经元功能和社交行为的精细调节中扮演重要角色 49。应激与多种miRNA的表达改变有关,这些改变可能导致应激相关精神疾病,并影响突触功能 49。
遗传与环境的交互作用
社交倾向的形成是遗传 predispositions 和环境因素(如早期经历、社会学习、压力暴露)复杂交互的结果 5051。表观遗传机制正是这种交互作用的桥梁。例如,童年虐待等环境压力被认为是抑郁症发展的重要因素,而表观遗传变化是应激与基因组相互作用导致DNA结构、基因表达和行为稳定改变的关键机制 52。这种基因-环境(G × E)交互作用在孤独症谱系障碍、精神分裂症和焦虑症等多种精神疾病中都有体现,这些疾病常常伴随社交功能障碍 414553。
例如,OXTR基因(催产素受体基因)的多态性与依恋风格和童年虐待之间的基因-环境交互作用有关,并影响社交焦虑症的严重程度 53。OXTR DNA甲基化模式也被认为是连接社交焦虑症各种相关因素的潜在外周生物标志物,突出了表观遗传标记在理解社交障碍中的动态作用 53。
总而言之,动物的社交倾向是由遗传背景提供基础,并受到多种表观遗传机制的动态调控,这些机制使得个体能够根据环境变化调整基因表达,从而灵活适应不断变化的社会环境。深入理解这些复杂的调控网络,对于揭示社交行为的生物学基础,以及开发干预社交功能障碍的方法至关重要。
3. 影响社交倾向的环境与生理因素
3.1 早期经历的长期效应
动物的早期生活经历对其社交倾向的塑造具有深远而持久的影响,这种影响往往通过改变神经发育过程,特别是关键发育期的脑结构和功能,从而对成年期的社交能力产生“环境印记”。早期麻醉暴露、母婴分离和社交隔离是研究早期经历对社交行为长期效应的常用模型。
早期麻醉暴露的影响:
临床研究表明,早期全身麻醉暴露对儿童神经发育的影响最小,但这可能归因于临床前研究的局限性,如缺乏麻醉深度标准、生理监测缺失以及手术损伤未被考虑等 54。然而,在更具临床相关性的动物模型中,研究揭示了早期麻醉暴露对社交行为的潜在长期影响。例如,一项针对小鼠的研究发现,在出生后第17天(PND17)暴露于高浓度七氟烷(一种常见的全身麻醉剂)并伴随手术损伤的小鼠,在成年期(PND56-PND62)表现出微妙但显著的社交能力下降,在三箱实验中,它们对陌生小鼠的偏好显著降低 54。这表明,手术创伤和过深的麻醉深度共同作用,可能导致幼龄小鼠社交行为的长期改变。这些发现强调了发育关键期环境因素,包括医疗干预,对神经发育和社交行为塑造的重要性。
母婴分离的效应:
母婴分离是模拟早期逆境的重要动物模型,已被证实对后代的社交行为产生长期影响。在奶山羊(Capra hircus)的研究中,出生后3天即与母亲分离并人工饲养的幼崽(AR kids),在断奶前表现出更多的玩耍性打斗、奔跑和相互踩踏,但异体梳理行为较少,并且独自休息的时间也少于与母亲共同饲养的幼崽(DR kids)55。断奶后,AR幼崽在与DR幼崽混合后,尽管最初受到DR幼崽更多的攻击,但随着时间的推移,它们似乎逐渐调整了自己的社交行为 55。进一步的长期研究显示,即使在18个月大时,早期母婴分离的奶山羊与未分离的同伴相比,在某些社交互动(如头部轻推)上仍然存在差异,并且在引入陌生群体时,早期分离的个体更容易受到威胁 56。
在大鼠模型中,长时间的母婴分离(例如出生后1-21天每天分离360分钟,MS360)对青春期雄性大鼠的社交玩耍行为和皮质酮水平产生了显著影响,但对雌性大鼠则无明显影响 57。MS360的雄性大鼠表现出更高的基础和恢复期皮质酮水平,以及更多的社交玩耍行为,例如“压制”(pinning)动作 57。这些性别特异性效应揭示了早期逆境对不同性别个体社交行为和应激反应轴的差异化影响。
社交隔离的影响:
社交隔离,特别是在青少年关键发育期,被证明对大脑功能和行为产生深远影响。青少年期是社交技能发展的敏感时期,期间的社交隔离会对成年期的社交技能发展和心理健康造成破坏性影响 5859。例如,对雄性小鼠而言,青少年期一周的社交隔离会增加社交互动,但却损害了社交习惯化和社交新颖性偏好,这表现为对新奇刺激的反应不足 58。行为上的改变伴随着腹侧被盖区(VTA)多巴胺(pDA)神经元的急性过度兴奋,以及投射到前额叶皮层(PFC)的pDA神经元突触中缺乏GluA2的AMPARs的长期表达 58。令人注意的是,通过化学遗传学方法抑制下丘脑室旁核(PVN)中的催产素神经元,可以逆转社交隔离引起的行为缺陷以及神经活动和突触可塑性的改变 58。这表明催产素神经元介导了社交隔离对VTA回路的影响,进一步凸显了早期社交环境对关键神经回路重塑的重要性。
微胶质细胞与突触修剪的机制:
上述早期经历的长期效应,特别是社交缺陷,往往与发育关键期内神经元的异常重塑有关。微胶质细胞作为中枢神经系统的免疫细胞,在发育过程中参与突触修剪,即移除多余或功能不佳的突触,以优化神经回路的连接 60。环境因素如产前暴露于丙戊酸(VPA)——一种自闭症模型常用的诱导剂——通过降低外泌体miRNA(特别是miR-215-5p)的表达,激活NEAT1/MAPK1/p-CRMP2通路,导致过度的突触修剪和异常的突触成熟,最终导致社交功能障碍 60。这些研究共同阐明了发育关键期环境因素(如药物、压力、隔离)如何通过改变微胶质细胞介导的突触修剪过程,对神经回路的发育和成熟产生负面影响,从而在动物的社交能力上留下“环境印记”。
3.2 环境压力与资源分布
环境压力和资源分布是塑造动物社交模式的关键生态因素,它们通过影响个体生存和繁殖的成本效益,驱动动物形成不同的集体行为。这些外部条件可以显著改变动物的社交倾向,促使它们采取更聚集或更分散的生活方式,以适应不断变化的环境挑战。
水体环境与鱼类集体行为:
在水生环境中,斑马鱼(Danio rerio)作为一种高度社会化的鱼类,其集体行为如鱼群(schooling)和群集(shoaling)会受到环境因素的影响。斑马鱼在14日龄后即可展现出多种非繁殖性社会行为,包括位置偏好、定向以及社会提示等 61。环境中的污染物也会改变斑马鱼的社交行为。例如,杀虫剂fenpropathrin暴露会导致斑马鱼焦虑水平升高,并促使它们更多地聚集在同类区域,这可能是一种寻求安慰或减少感知风险的行为 62。这表明,水体环境的改变,无论是物理性的水流,还是化学性的污染物,都能直接影响鱼类的社交偏好和集体行为。
食物资源分布与灵长类社交模式:
食物资源的可用性和分布模式对灵长类动物的社交结构和社交容忍度有深远影响。在野外环境中,觅食者面临着社会(如等级排名)和生态(如食物可得性和分布)双重挑战,这些因素共同影响它们的觅食决策和成功率。例如,普通狨猴(Callithrix jacchus)是一种合作繁殖的灵长类动物,它们在觅食点的社交容忍度会因食物分布(集中或分散)和产量(高、中、低)的不同而变化 63。研究发现,当食物集中在单一地点时,狨猴的觅食关联网络更加紧密,个体间协作觅食的频率和强度增加。尽管个体在获得食物后会选择远离群体消费,但共同占据觅食点能让它们获得更多食物。这表明,在食物资源集中且竞争预期最高的情况下,狨猴反而表现出更高的社交容忍度,以维持群体的凝聚力,提高获取资源的效率 63。这种行为策略有助于它们在资源受限的环境中实现互利共赢,并增强后代的生存机会。
群体密度对社交行为的影响:
群体密度是影响动物社交行为的另一个重要环境因素。
- 种群密度与栖息地特化:种群密度对动物的栖息地选择和社会行为都会产生密度依赖性效应。在加拿大驯鹿(Rangifer tarandus)的研究中发现,在高密度种群中,栖息地特化者(即高度依赖特定栖息地的个体)比广食性个体具有更高的年度繁殖成功率,但它们也比广食性个体更不爱社交 64。这可能表明,特化者通过减少社交来避免高密度下的资源竞争。这项研究支持了生态位变异假说,即密度依赖性栖息地特化是一种适应性机制 64。
- 饲养密度与动物福利:在圈养环境中,饲养密度对动物的社交互动和福利有着直接影响。例如,在奶牛(Bos taurus)的研究中,饲养密度与采食行为和社会行为密切相关。当采食槽的牛只密度增加时,奶牛的采食时间减少,无活动站立时间增加,并且被同伴驱赶的频率更高 65。社会等级较低的牛只在拥挤的采食环境中更容易被驱赶。这表明高密度会增加牛只间的竞争和攻击性,降低采食效率。此外,即使是被认为是独居的动物,如红腿陆龟(Chelonoidis carbonaria),其社交行为也受饲养密度影响。研究发现,当饲养密度从两只增加到四只时,陆龟的攻击性行为(主要是骑跨)显著增加,并且利用围栏的范围也更广 66。这提示我们,即使是独居物种,高密度环境也可能诱发或加剧社交冲突,对其福利产生负面影响。
- 城市化对社交行为的重塑:城市化是全球性的环境变化,它将动物暴露在新的生态条件下,从而改变其社交互动的频率和性质。城市栖息地的特征,如人造基础设施和斑块状的资源分布,可能会限制动物的移动,促进聚集,从而增加同类个体之间的接触 67。例如,对普通壁虎(Podarcis muralis)的研究发现,城市中的壁虎比非城市环境中的壁虎拥有更多的社会联系,更强的关联,并且总体上参与更多的社会互动 67。这些差异并非由种群密度变化解释。研究者提出,城市栖息地的空间限制和资源异质性可能增强了壁虎的社交容忍度。这表明,城市化甚至可以重塑非群居物种的社交行为,而社交策略的转变可能是它们在城市景观中生存下来的重要因素 67。
综上所述,环境压力和资源分布通过调节生存和繁殖的成本效益,直接影响动物的社交倾向和集体行为。从水生生物的鱼群行为到陆生动物的觅食策略和栖息地选择,再到圈养环境和城市化对社交互动的影响,都体现了动物在面对不同环境挑战时,社交模式所展现出的高度适应性和可塑性。
3.3 生理状态与代谢调控
动物的生理状态和内部代谢过程对社交倾向有着深远的影响,特别是通过肠脑轴(gut-brain axis)的调节以及能量代谢的动态变化。这些生理机制不仅影响个体的社交动机和行为表达,还可能在神经发育障碍相关的社交缺陷中发挥关键作用。
肠道菌群与社交行为的调节
肠道菌群作为宿主生理和行为的调节者,通过复杂的肠脑轴与社交行为密切相关。研究表明,肠道菌群的失调与多种神经发育和精神疾病(如自闭症谱系障碍,ASD)中的社交缺陷有关。
- ASD模型中的肠道菌群与社交功能:在ASD动物模型中,肠道菌群的组成和功能异常被广泛观察到。例如,母源高脂饮食(MHFD)诱导的后代,其肠道菌群失调,并表现出社交缺陷。通过与正常饮食母亲的后代合笼饲养,或进行粪便微生物群移植(FMT),可以纠正MHFD后代的肠道菌群失调和社交缺陷 68。这表明肠道菌群在介导母体饮食对后代神经发育影响中具有因果关系。
- 益生菌的干预作用:特定的益生菌株对社交行为具有积极影响。例如,鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus reuteri)被发现能够选择性地改善多种遗传、环境和特发性ASD模型小鼠的社交缺陷 69。有趣的是,这种作用并非通过恢复宿主肠道菌群组成来实现,而是通过迷走神经依赖的方式,恢复ASD小鼠腹侧被盖区(VTA)社交互动诱导的突触可塑性 69。此外,有研究表明,肠道微生物群中的某些特定细菌,如粪链球菌(Streptococcus vestibularis),可以导致小鼠的社交行为缺陷,并改变外周组织中的神经递质水平,这提示了微生物-脑轴在精神分裂症等疾病中扮演的角色 70。
- 短链脂肪酸(SCFAs)与高纤维饮食:肠道菌群发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸(如丁酸、丙酸、乙酸)是重要的代谢产物,能够通过肠脑轴影响宿主生理。一项针对母体肥胖的研究发现,母体肥胖会导致后代的行为和肠道菌群异常,而高纤维饮食(无论是母体还是后代摄入)可以通过改善突触损伤和微胶质细胞成熟缺陷来恢复这些异常 71。短链脂肪酸的治疗也能够缓解肥胖母亲后代的行为缺陷 71。此外,高纤维饮食还可以降低青少年胰岛素抵抗的几率 72,而胰岛素抵抗与某些神经认知功能受损有关,间接影响社交功能。在猪的妊娠期,饲喂高纤维饮食的母猪所产下的仔猪,在断奶前具有更少的皮肤损伤,这表明其攻击性行为减少,可能与肠道菌群通过肠脑轴对行为的调节有关 73。
能量代谢与社交动机
能量代谢状态也与社交动机和行为密切相关。动物的能量水平和代谢产物可以作为内在信号,影响大脑对社交奖励的处理和社交行为的投入。
- 乳酸水平与社交动机:乳酸作为一种重要的能量代谢产物,不仅在肌肉运动中发挥作用,也被发现与神经活动和社交动机存在关联。研究表明,在激烈运动后,血液乳酸水平会升高 74。虽然现有研究多聚焦于乳酸与运动恢复和认知功能的关系 75,但乳酸作为一种可跨越血脑屏障的代谢物,其在大脑中的浓度变化可能会影响神经递质的合成和释放,进而调控社交动机。例如,在应激状态下,动物的能量代谢会发生改变,这可能影响其社交行为。饥饿等生理应激会影响动物的攻击性行为和激素水平 76。在禁食24小时的猪中,相比于饱食的猪,表现出更多的服从行为,尽管在打斗中皮质醇和儿茶酚胺水平的升高相似,但饥饿抑制了应激诱导的高血糖反应 76。这提示了能量状态对社交等级和互动模式的影响。
- 黏膜真菌与社交行为:肠道黏膜相关真菌(MAF)不仅能增强肠道屏障功能,还能通过与17型免疫反应的相互作用促进小鼠的社交行为 77。真菌对肠道局部屏障功能的影响依赖于CD4 T辅助细胞产生的IL-22,而其对社交行为的影响则通过神经元中IL-17R依赖性信号介导 77。这揭示了肠道微生物群,包括真菌,可以通过免疫系统和神经通路,在社交行为的调节中发挥直接作用。
综上所述,生理状态和代谢调控通过多条途径影响动物的社交倾向。肠道菌群及其代谢产物(如短链脂肪酸)通过肠脑轴对社交行为进行精细调节,而能量代谢产物(如乳酸)也可能作为信号分子影响社交动机。这些内在生理机制的深入研究,不仅有助于我们理解动物社交行为的生物学基础,也为干预社交障碍提供了新的靶点和策略。
4. 高社交倾向动物的共性特征与进化意义
4.1 高社交动物的行为与生态共性
高社交倾向的动物,无论是通过复杂的社会结构还是简单的聚集行为,都展现出一些共性的行为模式和生态适应策略。这些特征使得它们能够更好地应对环境挑战,提高生存和繁殖的成功率。
合作繁殖是高社交倾向动物的典型特征之一,尤其在某些物种中表现突出。例如,草原田鼠(prairie voles)以其严格的一夫一妻制和高度的亲代投资而闻名,雄性田鼠不仅参与筑巢、孵育,还积极守护幼崽,共同抚养后代。这种合作繁殖模式显著提高了后代的存活率,是其社会化生活方式的核心体现。在灵长类动物中,如狨猴(marmosets)和柽柳猴(tamarins),也存在合作繁殖的现象,群体成员(包括非繁殖个体)会帮助抚养幼崽,分担育儿成本 78。这种模式通过增加可用的照料者数量,有效减轻了育儿负担,并促进了群体的稳定和扩展。
群体防御是高社交动物普遍采用的生存策略。通过集群,个体能够更有效地发现并抵御捕食者。例如,灵长类动物在群体觅食或休息时,常有“哨兵”行为,即有成员站岗放哨,一旦发现危险便发出警报,使得整个群体能够迅速做出反应,或逃跑,或集体驱赶捕食者。斑鬣狗(spotted hyenas)也展现出高度的社会性,它们通过群体合作狩猎大型猎物,并能有效防御其他捕食者的竞争 79。群体防御不仅提高了单个个体的存活率,也增强了整个种群的适应性。
信息共享是高社交动物在觅食、避险和学习过程中不可或缺的行为。在鸟类中,不同物种有时会形成混合种群进行觅食,通过相互观察和信号交流,共享关于食物来源和潜在威胁的信息。这种信息共享能够提高觅食效率,减少捕食风险。例如,当一个鸟类个体发现丰富的食物源时,可能会通过特定的叫声吸引其他同伴,从而使整个群体受益。在蚁群或蜜蜂等社会性昆虫中,信息素和舞蹈等复杂的交流方式,使得群体能够高效地共享资源位置信息,协调集体行动。此外,复杂的社会行为还依赖于认知技能,如个体识别和观察学习,这些技能是社会系统进化的基础。
总而言之,高社交倾向的动物通过合作繁殖、群体防御和信息共享等行为模式,形成了紧密的社会联系。这些行为不仅增加了每个个体的生存机会,还优化了资源的获取和利用,增强了群体应对环境变化的能力。它们共同的生存策略体现了“集体大于个体”的原则,是其在长期进化过程中形成的有效适应性选择。这些共性特征反映了社交性在多种动物类群中作为一种成功的进化策略的普遍价值。
4.2 社交倾向的进化选择压力
社交倾向的进化适应性意义在于,它通过增强群体凝聚力、优化资源获取和促进基因传递等机制,为个体和种群带来了显著的生存和繁殖优势,从而在自然选择中被保留和强化。
增强群体凝聚力与种群存活率
高度的社交倾向使得动物能够形成更紧密的群体,这种群体凝聚力在面临外部威胁时尤为关键。群体合作可以显著提升个体抵御捕食者的能力,例如,外群冲突对社会物种来说是一种强大的选择压力,它可能带来生存和繁殖上的后果 80。
此外,群体的存在本身就能提供社会支持,减轻个体压力。催产素作为一种应激应对分子,其内源性作用和对催产素受体的刺激支持生长、恢复力和愈合,并且在逆境或创伤面前具有保护作用,这可能解释了积极社会经验的益处 81。在哺乳动物中,自主神经系统的神经调节发生了系统发育上的转变,这产生了一个神经解剖学上整合的社会参与系统,包括调节心迷走神经张力以及参与发声的肌肉的神经机制 82。自主神经状态与婴儿哭声声学特征的共变关系研究表明,生理状态与发声的声学频率之间存在神经生理学基础的联系,这表明社会行为和生理反应之间存在密切联系 83。虽然动物研究中的直接证据较少,但群居生活带来的社会互动和支持无疑有助于个体在面对环境挑战时保持更好的生理和心理状态,从而间接提升存活率。
优化资源获取
社交行为还能显著提高动物获取和利用资源(如食物、水、庇护所)的效率。
鱼类集群觅食效率:许多鱼类物种会形成鱼群进行觅食。集群行为不仅能有效规避捕食者,还能通过集体搜寻和信息共享,提高觅食的整体效率。当一个鱼群中的某个个体发现食物来源时,其他个体可以迅速响应,共同利用资源。混合物种群体(MSGs)被广泛认为能提高捕食者规避和觅食效率,从而增加参与者的适应度 84。此外,雌性阿德利企鹅的日捕获率和单位努力捕获量在所有年龄段都低于雄性,但雌性在觅食表现方面显示出持续的个体改善 85。
合作狩猎:在一些捕食性物种中,如狼和非洲野狗,群体合作狩猎能够捕捉到单个个体无法制服的大型猎物。这种合作不仅增加了捕食成功率,也确保了群体成员的食物供应,优化了能量获取。
信息共享:在一些混合物种群中,不同物种的动物会共享关于食物和威胁的信息 84。例如,鸟类在混合种群中觅食时,能够通过观察和倾听同伴的信号,更有效地发现食物并规避风险。这种信息共享极大地提升了群体的整体资源利用效率。
促进基因传递与性选择
社交倾向也在基因传递,特别是通过性选择中发挥着关键作用。
性选择中的社交展示:许多物种中,雄性通过复杂的求偶展示来吸引雌性,这些展示往往具有高度的社交性。例如,孔雀雄性通过炫耀其华丽的尾屏来吸引雌性。在评估竞争对手时,雄性孔雀会选择性地关注其竞争者的展示区域,这表明孔雀在评估竞争对手时会选择性地分配注意力 86。虽然求偶展示往往被认为是选择最强壮的雄性,但有时微妙的展示,即“羞涩”行为,也可能在性选择中发挥作用 87。雌性往往倾向于选择那些拥有最“活力四射”或最能反映其品质的雄性,这促使雄性不断进化出更具吸引力的社交展示行为 88。
社会地位与繁殖成功:在许多社会等级制度严明的物种中,高社会地位的个体往往拥有更高的繁殖成功率。非侵入性技术可以帮助研究人员在自然环境中监测动物的荷尔蒙行为互动,这对于研究社会策略的成本、竞争的成本和侵略性,以及气质在个体繁殖成功中的作用等方面具有重要意义 89。例如,水黾(Microvelia longipes)的雄性通过竞争产卵点,并利用其长长的后腿作为武器来压制竞争者,从而获得与雌性交配的机会。研究发现,当产卵点资源有限时,小型雄性只能使大约5%的卵受精,而当产卵点充足时,这一比例会增加到约20% 90。这表明社交竞争中的优势可以直接转化为基因传递的成功。
合作与繁衍:在人类等高度合作的物种中,合作行为本身成为一种重要的进化选择压力。人类合作的原则与多细胞生物的演化相似,包括分工、沟通和适应度相互依赖 91。这种强烈的合作倾向使得早期人类能够形成复杂的社会结构,发展出文化和技术,最终导致了爆炸性的人口增长和巨大的群体合作能力 91。通过合作,个体能够获取更大的利益,例如共同抚养后代,分享资源,从而间接提升了每个个体基因传递的成功率。
综上所述,社交倾向的进化意义在于它为动物提供了强大的适应性优势,使其能够更好地在多变的自然环境中生存和繁衍。无论是通过群体合作抵御威胁,集体觅食提高效率,还是通过性选择中的社交展示促进基因传递,社交行为都是物种成功的关键驱动力。自然选择持续筛选那些能够有效参与社交互动的个体,从而塑造了动物界中多样而复杂的社交行为模式。