DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-75220-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42401542
تاريخ النشر: 2026-07-04
المؤلف: Feng Xing وآخرون
الموضوع الرئيسي: سلوك وبيئة الرئيسيات
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في دور النظرة الاجتماعية في التواصل بين الرئيسيات، مع التركيز على التفاعلات السببية داخل المناطق الدماغية المعنية في هذه العملية. طور المؤلفون خوارزمية مبتكرة لإنشاء “جلسات فائقة” من جلسات مسجلة بشكل مستقل من ذكور المكاك، مما يسمح بإعادة بناء تسجيلات متعددة المناطق متزامنة متوافقة مع تسلسلات النظرة. باستخدام تحليل الشبكات البايزية الديناميكية على هذه الجلسات الفائقة، تكشف الدراسة عن تفاعلات سببية منظمة زمنياً تعتمد على السلوك بين المناطق الدماغية الرئيسية: اللوزة، القشرة الجبهية المدارية، القشرة الجبهية الحوضية (dmPFC)، والقشرة الحزامية الأمامية.
تشير النتائج إلى أنه عندما تكون المكاك أهدافاً للنظرة الاجتماعية، هناك تعديلات زمنية إيجابية في شبكة الدماغ والسلوك، حيث تعمل القشرة الجبهية الحوضية كمصدر رئيسي للتأثير وتكون اللوزة مستقبلاً رئيسياً. على العكس، عندما توجه المكاك نظرتها نحو الآخرين، تظل أدوار القشرة الجبهية الحوضية واللوزة ثابتة. من الجدير بالذكر أن المناطق الجبهية تظهر تعديل إيجابي فيما بينها، بينما تعمل اللوزة فقط كهدف نهائي، حيث تتلقى مدخلات معدلة سلبياً من المناطق الجبهية. توضح هذه النتائج التفاعلات الاتجاهية غير المعروفة سابقاً داخل الدماغ الاجتماعي للرئيسيات وتؤكد على الهياكل السببية المتميزة التي تحكم الديناميات الثنائية الاتجاه للاهتمام الاجتماعي.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على أهمية سلوك النظرة في فهم الإدراك البشري، والإدراك، والتفاعلات الاجتماعية. تسهل تقنية تتبع العين تحليل تخصيص الانتباه البصري، مما يوفر رؤى حول العمليات المعرفية، واتخاذ القرار، والديناميات الاجتماعية. يعتبر سلوك النظرة مهماً بشكل خاص في الإدراك الاجتماعي، حيث يؤثر على كيفية تفسير الأفراد للإشارات الاجتماعية والانخراط في التواصل. علاوة على ذلك، له تطبيقات عملية في الإعدادات السريرية، مما يساعد في تشخيص ومراقبة مختلف الاضطرابات العصبية والنفسية.
تؤكد الدراسة على مزايا استخدام الرئيسيات غير البشرية (NHPs) للتحقيق في سلوكيات النظرة بسبب تشابهها التطوري مع البشر. سمحت التقدمات الأخيرة في تتبع العين للباحثين باستكشاف تفاعلات النظرة الاجتماعية الحية، كاشفة عن الآليات العصبية المعنية. تم تحديد مناطق الدماغ الرئيسية، بما في ذلك اللوزة القاعدية الجانبية (BLA)، القشرة الحزامية الأمامية (ACCg)، القشرة الجبهية المدارية (OFC)، والقشرة الجبهية الحوضية (dmPFC)، كعناصر حاسمة في شبكة التفاعل الاجتماعي، حيث تظهر تنشيطاً انتقائياً أثناء المراقبة الاجتماعية. تقدم الورقة خوارزمية جديدة تستخدم الشبكات البايزية الديناميكية (DBNs) لتحليل التفاعلات السببية بين هذه المناطق أثناء سلوك النظرة الاجتماعية، كاشفة عن ديناميات معقدة تعزز فهمنا للأسس العصبية للإدراك الاجتماعي.
طرق البحث
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في المتغيرات العصبية للنظرة الاجتماعية في أزواج من مكاك الريسوس باستخدام مزيج من تتبع العين والتسجيلات العصبية. تضمنت الإعدادات التجريبية قردين، تم تعيينهما كـ “الممثل” و”الشريك”، اللذان تفاعلا وجهًا لوجه بينما تم مراقبة حركات عيونهما بدقة زمنية ومكانية عالية. تم تسجيل النشاط الكهربائي للخلايا العصبية من أربع مناطق دماغية: اللوزة القاعدية الجانبية (BLA)، القشرة الحزامية الأمامية (ACCg)، القشرة الجبهية الحوضية (dmPFC)، والقشرة الجبهية المدارية (OFC). تم تحليل ما مجموعه 537 خلية عصبية من BLA، 236 من ACCg، 187 من dmPFC، و241 من OFC. تم تحويل بيانات النشاط الكهربائي الخام إلى حالات نشاط كمية، مما يسمح بتمثيل موحد لمعدلات إطلاق النار عبر الجلسات.
ركز التحليل على كيفية تأثير النشاط العصبي للممثل على اتجاه نظرة الشريك، تحديدًا ما إذا كان الشريك ينظر إلى وجه الممثل أو إلى مكان آخر. تم تعريف فترات السلوك بناءً على نظرة الشريك، وتم تسجيل نظرة الممثل كمتغيرات ثنائية. كانت الدراسة تهدف إلى توضيح ديناميات شبكة الدماغ والسلوك استجابةً للنظرة الاجتماعية، مع تحديد منطقة وجه الشريك كمنطقة الاهتمام الرئيسية. تضمنت كل جلسة تجريبية عدة كتل من تفاعلات النظرة الاجتماعية، حيث كان بإمكان القرود الانخراط في حركات عينية عفوية لمدة خمس دقائق، تليها فترة استراحة قصيرة بين الجلسات. يضع هذا الإطار المنهجي الأساس لتحليل مفصل للتفاعل بين النظرة الاجتماعية والنشاط العصبي في تفاعلات الرئيسيات.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من الورقة البحثية النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يسلط الضوء على النتائج المهمة التي تدعم الفرضيات أو أسئلة البحث المطروحة سابقًا في الدراسة. عادةً ما تكون النتائج مصحوبة ببيانات إحصائية ذات صلة، وأشكال، وجداول توضح الاتجاهات والأنماط الملاحظة.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن فعالية التدخلات أو العلاجات المطبقة، مقارنتها ضد مجموعات التحكم أو القياسات الأساسية. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي ارتباطات أو علاقات تم تحديدها بين المتغيرات، غالبًا مع التعبيرات الرياضية أو النماذج المرفقة لتحديد هذه النتائج. بشكل عام، توفر النتائج نظرة شاملة على الأدلة التجريبية التي تم جمعها، مما يمهد الطريق للنقاش والتفسير اللاحق في الأقسام التالية من الورقة.
المناقشة
تقدم الدراسة خوارزمية جديدة لإعادة بناء الاعتماديات السببية في شبكات الدماغ والسلوك من خلال دمج البيانات العصبية عبر الجلسات بناءً على أنماط النظرة المتطابقة. يسمح هذا النهج، المسمى “الجلسة الفائقة”، بدمج مجموعات البيانات المجزأة، كاشفاً عن علاقات سببية معقدة بين المناطق العصبية أثناء التفاعلات الاجتماعية. تم التحقق من صحة الخوارزمية من خلال محاكاة أنظمة خطية وغير خطية، مما يظهر قوتها في التقاط هياكل الاعتماد بدقة، مع مؤشرات الأداء التي تشير إلى أن المطابقات الكاملة تحقق أعلى دقة. من الجدير بالذكر أن النتائج تشير إلى أنه بينما يمكن أن تكشف المطابقات الجزئية عن بعض الاعتماديات، فإن النطاق الأمثل لمطابقة الأنماط موجود قبل ملاحظة العوائد المتناقصة.
أظهر تطبيق هذه الخوارزمية المدمجة على البيانات التجريبية تعديلًا كبيرًا في التفاعلات السببية في شبكة الدماغ والسلوك للممثل، خاصةً عندما وجه الشريك نظرة نحو الممثل. لوحظت تعديلات اعتمادية معززة في المناطق الرئيسية مثل BLA، ACCg، dmPFC، وOFC، مما يبرز الطبيعة الديناميكية لهذه التفاعلات استجابةً لإشارات النظرة الاجتماعية. كما أوضحت الدراسة التنظيم الهرمي لتعديلات الاعتماد، حيث تعمل القشرة الجبهية الحوضية كمركز رئيسي يؤثر على المناطق السفلية، بينما تتلقى اللوزة بشكل أساسي تعديلات سلبية، مما يعزز دورها في معالجة الانتباه الاجتماعي. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية التنسيق بين المناطق في شبكة القشرة الجبهية-اللوزة أثناء الإدراك الاجتماعي وتبرز فائدة نهج الجلسة الفائقة في التقاط تعقيد تفاعلات الدماغ والسلوك.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-75220-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42401542
Publication Date: 2026-07-04
Author(s): Feng Xing et al.
Primary Topic: Primate Behavior and Ecology
Overview
This research investigates the role of social gaze in primate communication, focusing on the causal interactions within the brain regions involved in this process. The authors developed an innovative algorithm to create “supersessions” from independently recorded sessions of male macaques, allowing for the reconstruction of simultaneous multi-area recordings aligned with gaze sequences. Utilizing Dynamic Bayesian Network analysis on these supersessions, the study reveals temporally structured, behavior-dependent causal interactions among key brain areas: the amygdala, orbitofrontal cortex, dorsomedial prefrontal cortex (dmPFC), and anterior cingulate cortex.
The findings indicate that when macaques are the targets of social gaze, there are positive temporal modulations in the brain-behavior network, with the dmPFC acting as the primary source of influence and the amygdala as a key recipient. Conversely, when macaques direct their gaze towards others, the roles of the dmPFC and amygdala remain consistent. Notably, prefrontal regions exhibit positive modulation among themselves, while the amygdala functions solely as a downstream target, receiving negatively modulated inputs from the prefrontal areas. These results elucidate previously unrecognized directional interactions within the primate social brain and underscore the distinct causal architectures that govern the bidirectional dynamics of social attention.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significance of gaze behavior in understanding human cognition, perception, and social interactions. Eye-tracking technology facilitates the analysis of visual attention allocation, offering insights into cognitive processes, decision-making, and social dynamics. Gaze behavior is particularly crucial in social cognition, impacting how individuals interpret social cues and engage in communication. Furthermore, it has practical applications in clinical settings, aiding in the diagnosis and monitoring of various neurological and psychiatric disorders.
The study emphasizes the advantages of using nonhuman primates (NHPs) for investigating gaze behaviors due to their evolutionary similarities to humans. Recent advancements in eye-tracking have allowed researchers to explore live social gaze interactions, revealing the neural mechanisms involved. Key brain regions, including the basolateral amygdala (BLA), anterior cingulate cortex (ACCg), orbital prefrontal cortex (OFC), and dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC), are identified as critical components of the social interaction network, exhibiting selective activation during social observation. The paper introduces a novel algorithm utilizing Dynamic Bayesian Networks (DBNs) to analyze causal interactions among these regions during social gaze behavior, uncovering complex dynamics that enhance our understanding of the neural underpinnings of social cognition.
Methods
In this study, the authors investigated the neural correlates of social gaze in pairs of rhesus macaques using a combination of eye-tracking and neural recordings. The experimental setup involved two monkeys, designated as ‘Actor’ and ‘Partner’, who interacted face-to-face while their eye movements were monitored with high temporal and spatial resolution. The spiking activity of neurons was recorded from four brain regions: the basolateral amygdala (BLA), anterior cingulate cortex (ACCg), dorsomedial prefrontal cortex (dmPFC), and orbitofrontal cortex (OFC). A total of 537 BLA, 236 ACCg, 187 dmPFC, and 241 OFC neurons were analyzed. The raw spiking data were transformed into quantized activity states, allowing for a standardized representation of firing rates across sessions.
The analysis focused on how the actor’s neural activity was influenced by the partner’s gaze direction, specifically whether the partner was looking at the actor’s face or elsewhere. Behavioral epochs were defined based on the partner’s gaze, and the actor’s gaze was recorded as binary variables. The study aimed to elucidate the brain-behavior network dynamics in response to social gaze, with the face region of the partner identified as the primary region of interest. Each experimental session included multiple blocks of social gaze interactions, during which the monkeys were free to engage in spontaneous eye movements for five minutes, followed by a brief inter-session break. This methodological framework sets the stage for a detailed analysis of the interplay between social gaze and neural activity in primate interactions.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that support the hypotheses or research questions posed earlier in the study. The results are typically accompanied by relevant statistical data, figures, and tables that illustrate the trends and patterns observed.
In this section, the authors may report on the effectiveness of the interventions or treatments applied, comparing them against control groups or baseline measurements. Additionally, any correlations or relationships identified between variables are discussed, often with accompanying mathematical expressions or models to quantify these findings. Overall, the results provide a comprehensive overview of the empirical evidence gathered, laying the groundwork for subsequent discussion and interpretation in the following sections of the paper.
Discussion
The study presents a novel algorithm for reconstructing causal dependencies in brain-behavior networks by merging neural data across sessions based on matched gaze patterns. This approach, termed “super-session,” allows for the integration of fragmented datasets, revealing intricate causal relationships among neural regions during social interactions. The algorithm was validated through simulations of linear and nonlinear systems, demonstrating its robustness in accurately capturing dependency structures, with performance metrics indicating that complete matches yield the highest accuracy. Notably, the findings suggest that while partial matches can still uncover some dependencies, the optimal range for pattern matching exists before diminishing returns are observed.
The application of this merging algorithm to empirical data revealed significant modulation of causal interactions in the actor’s brain-behavior network, particularly when the partner directed their gaze at the actor. Enhanced dependency modulations were observed in key regions such as the BLA, ACCg, dmPFC, and OFC, highlighting the dynamic nature of these interactions in response to social gaze cues. The study further elucidated the hierarchical organization of dependency modulations, with the dmPFC acting as a central hub that influences downstream regions, while the BLA primarily received negative modulations, reinforcing its role in processing social attention. Overall, the findings underscore the importance of inter-regional coordination in the prefrontal-amygdala network during social cognition and emphasize the utility of the super-session approach in capturing the complexity of brain-behavior interactions.