互惠——你挠我背，我挠你背——长期以来被认为是友谊和其他亲密关系的标志之一。在非人类灵长类动物的世界中，“挠背”是字面意义上的。猴子轮流互相梳理毛发，作为一种卫生和社会联系的形式。
一项引人注目的新研究表明，这种轮流行为是随着时间推移精确校准的。这是一种经过计算的互惠，它使用复杂的脑回路在单个神经元层面跨大脑中截然不同的部分追踪社会投入。《自然》杂志 3 月 13 日发表的这篇论文首次展示了当猴子从事日常猴子活动而不是狭窄的实验室任务时，社会行为是如何在大脑中编码的。它还揭示了支持其他形式社会行为（如提供支持）的类似大脑处理。“我们的研究结果揭示了一个高度分布式的社会动态神经生理账本，这是一个潜在的计算基础，支持包括我们自己在内的灵长类动物社会的社群生活，”作者写道。
共同主要作者卡米尔·泰斯塔德说：“直到最近，包括人类在内的灵长类动物的所有神经科学研究都是在高度受限的环境中进行的。”泰斯塔德现在是哈佛大学的博士后研究员，并将于 7 月成为那里的初级研究员。相比之下，这项新研究是泰斯塔德在宾夕法尼亚大学神经科学家迈克尔·普拉特的学生期间的博士论文的一部分，研究包括在三种不同情况下，在其家庭围栏中的实验室中观察雄性和雌性猕猴夫妇两个半小时：雄性单独存在，雄性与其长期伴侣雌性在一起，以及当邻居可见时，这对夫妇在一起。泰斯塔德说，这既是一种更自然的设置，也是一种更合乎伦理道德的设置，因为它比传统研究的侵入性更小。
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该团队使用非常小的无线数据记录器和一个食品和药物管理局批准的植入物（该植入物在人类中用于脑机接口应用），收集了雄性猴子大脑中数百个单个神经元活动的信息。这些神经元位于代表信息处理通路相对两端的两个大脑区域：颞下皮层（处理视觉处理的中间步骤）和前额叶皮层的一部分（结合情境信息以支持诸如决策等高阶思维）。
研究人员预计视觉区域的大脑反应与前额叶皮层的大脑反应会非常不同，但这两个区域表现出非常相似的活动。“它非常清楚地被动物当前的行为和它们的社会背景所分离和结构化，”泰斯塔德说。“这些神经元跟踪我现在在做什么，我和谁一起做，当我做这件事时周围有什么人，我与我的伴侣互动了多少，他们给了我多少，以及我给了他们多少。”
“坦率地说，这些都是非凡的发现，”心理学家罗伯特·塞法斯说，他是宾夕法尼亚大学的荣誉教授，他花了数十年时间研究灵长类动物的社会行为，并为这项新研究提供了咨询，但没有直接参与研究。“如此微妙复杂的社会行为的神经基础以前从未被记录下来。”
泰斯塔德和她的同事研究了构成典型猕猴行为的特定互动形式，例如社会支持和梳理毛发。例如，经过一个多月的实验并收集了大约 20,000 秒的猴子夫妇梳理毛发的时间数据后，最终一只动物接受梳理毛发的时间比另一只动物只多出 50 秒。
当研究人员通过直视猴子的眼睛来模仿猕猴的攻击性行为时，正如预期的那样，雄性动物变得激动和略带攻击性。但是，当雌性伴侣在场时，这种反应得到了缓和，这表明了拥有社会盟友的缓冲作用。当威胁传递给雌性而不是雄性时，雄性的表现就好像威胁是传递给他的一样，这种反应与我们的同理心能力有关。此外，猴子的大脑清楚地记录了邻近猴子的存在，即使给定的猴子没有与它们互动。泰斯塔德将这种反应比作我们非常人性化的倾向，即注意到我们喜欢的人何时进入房间，即使我们正在与其他人交谈。
牛津大学的认知神经科学家马修·拉什沃思没有参与这项研究，他称赞这项研究“令人印象深刻”，无论是其技术进步还是其发现。“这就像神经元正在跟踪社会信用和借记的登记，”他说。
魁北克拉瓦尔大学的神经科学家、该研究的共同主要作者塞巴斯蒂安·特伦布莱说，目前尚不清楚这项研究中发现的神经元是否是社会行为的来源，以及它们的功能障碍可能意味着什么，但这些发现可能有助于解释同理心如何在诸如精神病理学等情况下崩溃。“这种账本可能会以数百万种方式被破坏，以及这如何导致两个人之间的冲突，”特伦布莱说。“如果我们不了解大脑最初是如何产生社会认知，以及大脑中的神经元如何真正使这些复杂的行为发生，我们将无法解决与社会功能障碍相关的问题。”