Социальная нейронаука: связь социальных процессов и биологических систем.

Введение

Междисциплинарная область
журнал
Социальная нейробиология – это междисциплинарная область, посвященная изучению взаимосвязи между социальным опытом и биологическими системами. Человек по своей природе – социальный вид, а не одиночное существо. Поэтому Homo sapiens создают надличностные организации, выходящие за рамки индивида – структуры, варьирующиеся от диад, семей и групп до городов, цивилизаций и культур. В связи с этим, исследования показывают, что различные социальные факторы, такие как жизненные события, бедность, безработица и одиночество, могут оказывать влияние на биомаркеры, связанные со здоровьем. Термин «социальная нейробиология» впервые появился в публикации под названием «Бюллетень социальной нейробиологии», которая издавалась ежеквартально с 1988 по 1994 год. Впоследствии этот термин получил широкое распространение благодаря статье Джона Качиоппо и Гэри Бернтсона, опубликованной в журнале American Psychologist в 1992 году. Качиоппо и Бернтсон считаются основоположниками социальной нейробиологии. Социальная нейробиология, будучи относительно молодой областью, тесно связана с нейробиологией личности, аффективной нейробиологией и когнитивной нейробиологией, фокусируясь на том, как мозг опосредует социальные взаимодействия. Биологические основы социального познания исследуются в социальной когнитивной нейробиологии.

Обзор

Традиционная нейробиология на протяжении многих лет рассматривала нервную систему как изолированную сущность и в значительной степени игнорировала влияние социальной среды, в которой живут люди и многие виды животных. Фактически, мы теперь признаем значительное влияние социальных структур на функционирование мозга и тела. Эти социальные факторы воздействуют на индивида через непрерывное взаимодействие нейронных, нейроэндокринных, метаболических и иммунных факторов, влияющих на мозг и тело, где мозг выступает центральным регулирующим органом и одновременно податливой мишенью этих факторов. Социальная нейробиология исследует биологические механизмы, лежащие в основе социальных процессов и поведения, и широко признана одной из ключевых проблемных областей нейробиологии в XXI веке. Она применяет концепции и методы биологии для разработки теорий социальных процессов и поведения в социальных и поведенческих науках. Социальная нейробиология использует биологические концепции и методы для уточнения и развития теорий социального поведения, а также использует социальные и поведенческие конструкции и данные для продвижения теорий нейронной организации и функционирования. На протяжении большей части XX века социальные и биологические объяснения часто рассматривались как несовместимые. Однако достижения последних лет привели к разработке нового подхода, синтезирующего социальные и биологические науки. Новая область социальной нейробиологии подчеркивает взаимодополняемость различных уровней организации, охватывающих социальные и биологические области (например, молекулярный, клеточный, системный, личностный, реляционный, коллективный, общественный) и использование многоуровневого анализа для углубления понимания механизмов, лежащих в основе человеческого разума и поведения. Современные представления о происхождении социальных взаимодействий вызывают интерес к гиперсканированию или исследованию межмозговых связей. Изучение корреляции нейронной активности двух или более мозгов при выполнении общих когнитивных задач может способствовать пониманию взаимосвязи между социальным опытом и нейрофизиологическими процессами.

Traditional neuroscience has for many years considered the nervous system as an isolated entity and largely ignored influences of the social environments in which humans and many animal species live. In fact, we now recognize the considerable impact of social structures on the operations of the brain and body. These social factors operate on the individual through a continuous interplay of neural, neuroendocrine, metabolic and immune factors on brain and body, in which the brain is the central regulatory organ and also a malleable target of these factors. Social neuroscience investigates the biological mechanisms that underlie social processes and behavior, widely considered one of the major problem areas for the neurosciences in the 21st century, and applies concepts and methods of biology to develop theories of social processes and behavior in the social and behavioral sciences. Social neuroscience capitalizes on biological concepts and methods to inform and refine theories of social behavior, and it uses social and behavioral constructs and data to advance theories of neural organization and function. Throughout most of the 20th century, social and biological explanations were widely viewed as incompatible. But advances in recent years have led to the development of a new approach synthesized from the social and biological sciences. The new field of social neuroscience emphasizes the complementary relationship between the different levels of organization, spanning the social and biological domains (e. g., molecular, cellular, system, person, relational, collective, societal) and the use of multi level analyses to foster understanding of the mechanisms underlying the human mind and behavior. Contemporary insights into the origins of social interactions raise interest in hyperscanning or interbrain research. Studying the correlation of neuronal activities of two or more brains in shared cognitive tasks can contribute to understanding the relationship between social experiences and neurophysiological processes.

Методы

В социальной нейробиологии используется ряд методов для изучения взаимосвязи нейронных и социальных процессов. Эти методы опираются на поведенческие техники, разработанные в социальной, когнитивной психологии и нейропсихологии, и сочетаются с различными нейробиологическими подходами, включая функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), магнитоэнцефалографию (МЭГ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), электромиографию лица (ЭМГ), транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС), электроэнцефалографию (ЭЭГ), вызванные потенциалы (ВП), электрокардиограммы, электромиограммы, эндокринологические и иммунологические исследования, гальваническую реакцию кожи (ГРК), регистрацию активности отдельных клеток и изучение пациентов с локальными поражениями мозга. В последние годы эти методы дополняются техниками виртуальной реальности (ВР) и гормональными измерениями. Важную роль играют также модели на животных для изучения предполагаемой роли конкретных структур мозга, нейронных цепей или процессов (например, системы вознаграждения и наркотической зависимости). Кроме того, количественный метаанализ позволяет выйти за рамки особенностей отдельных исследований, а нейробиологические исследования развития способствуют пониманию взаимосвязи между мозгом и поведением. Наиболее распространенными методами в социальной нейробиологии являются фМРТ и ЭЭГ. фМРТ отличается высокой стоимостной эффективностью и пространственным разрешением. Однако, оно характеризуется низким временным разрешением и поэтому лучше всего подходит для выявления путей в мозге, задействованных в социальных экспериментах. Низкое временное разрешение фМРТ (временная привязка) обусловлено тем, что она регистрирует уровень оксигенированной крови, которая притекает к активированным областям мозга, нуждающимся в кислороде. Таким образом, крови требуется время, чтобы достичь активированной области мозга, что снижает возможность точного определения времени активации в ходе социальных экспериментов. ЭЭГ наиболее эффективно использовать, когда исследователю необходимо картировать область мозга, коррелирующую с изучаемым социальным конструктом. ЭЭГ обеспечивает высокое временное разрешение, но низкое пространственное. То есть, время активации определяется очень точно, но трудно точно определить области мозга, и исследователям приходится сужать область поиска, при этом возникает значительный уровень "шума". В последнее время исследователи все чаще используют ТМС, которая является наиболее эффективным методом для определения точного местоположения в процессе картирования мозга. Этот аппарат позволяет включать и выключать отдельные участки мозга, что позволяет исследователям определить их функцию в социальных ситуациях. Однако, высокая стоимость аппарата ограничивает его широкое использование. Важно отметить, что большинство этих методов позволяют лишь выявлять корреляции между активностью мозга и социальными событиями (за исключением ТМС). Недостатком социальной нейробиологии является то, что результаты исследований должны интерпретироваться на основе корреляций, что может снизить валидность содержания. Например, во время эксперимента, когда участник выполняет задание для проверки социальной теории и активируется определенная область мозга, невозможно установить причинно-следственную связь, поскольку эту реакцию могли вызвать любые другие факторы в помещении или мысли самого участника. Изолировать эти переменные в ходе экспериментов крайне сложно. Именно поэтому важны самоотчеты участников. Это также помогает снизить вероятность появления "вуду-корреляций" (корреляций, превышающих 0.8, которые кажутся значимыми, но на самом деле являются следствием ошибок в дизайне исследования или статистической обработке данных). Другой способ избежать этого недостатка – использовать тесты с гормонами, позволяющие установить причинно-следственную связь. Например, сравнивая поведение людей, которым вводили окситоцин и плацебо, можно выявить различия в их социальном взаимодействии. Использование ГРК также помогает разделить сознательные и бессознательные мысли, поскольку это естественная парасимпатическая реакция организма на внешние стимулы. Все эти тесты и приборы помогают социальным нейробиологам выявить связи в мозге, лежащие в основе нашей повседневной социальной деятельности. Основные психологические методы включают поведенческие измерения, регистрирующие время реакции и/или точность, такие как Тест неявных ассоциаций; наблюдательные методы, такие как предпочтительное рассматривание в исследованиях младенцев; и методы самоотчета, такие как опросники и интервью. Нейробиологические методы можно объединить в группы, измеряющие внешние физиологические реакции, электрофизиологические методы, гемодинамические измерения и методы изучения поражений. Методы оценки физиологических реакций включают ГРК (также известную как кожно-гальваническая реакция), ЭМГ лица и рефлекс моргания. Электрофизиологические методы включают регистрацию активности отдельных клеток, ЭЭГ и ВП. Гемодинамические измерения, которые вместо непосредственного измерения нейронной активности измеряют изменения кровотока, включают ПЭТ и фМРТ. Методы изучения поражений традиционно исследуют мозг, поврежденный в результате естественных причин, таких как инсульты, травмы, опухоли, нейрохирургические вмешательства, инфекции или нейродегенеративные заболевания. Благодаря своей способности создавать временный "виртуальный пораженный участок", ТМС также может быть включена в эту категорию. В частности, методы ТМС включают стимуляцию определенной области мозга для изоляции ее от остальной части мозга, имитируя поражение мозга. Это особенно полезно при картировании мозга – ключевом подходе в социальной нейробиологии, предназначенном для определения областей мозга, активирующихся во время определенных видов деятельности.

A number of methods are used in social neuroscience to investigate the confluence of neural and social processes. These methods draw from behavioral techniques developed in social psychology, cognitive psychology, and neuropsychology, and are associated with a variety of neurobiological techniques including functional magnetic resonance imaging (fMRI), magnetoencephalography (MEG), positron emission tomography (PET), facial electromyography (EMG), transcranial magnetic stimulation (TMS), electroencephalography (EEG), event related potentials (ERPs), electrocardiograms, electromyograms, endocrinology, immunology, galvanic skin response (GSR), single cell recording, and studies of focal brain lesion patients. In recent years, these methods have been complemented by virtual reality techniques (VR) and hormonal measures. Animal models are also important to investigate the putative role of specific brain structures, circuits, or processes (e. g., the reward system and drug addiction). In addition, quantitative meta analyses are important to move beyond idiosyncrasies of individual studies, and neurodevelopmental investigations can contribute to our understanding of brain behavior associations. The two most popular forms of methods used in social neuroscience are fMRI and EEG. fMRI are very cost efficient and high in spatial resolution. However, they are low in temporal resolution and therefore, are best to discover pathways in the brain that are used during social experiments. fMRI have low temporal resolution (timing) because they read oxygenated blood levels that pool to the parts of the brain that are activated and need more oxygen. Thus, the blood takes time to travel to the part of the brain being activated and in reverse provides a lower ability to test for exact timing of activation during social experiments. EEG is best used when a researcher is trying to brain map a certain area that correlates to a social construct that is being studied. EEGs provide high temporal resolution but low spatial resolution. In which, the timing of the activation is very accurate but it is hard to pinpoint exact areas on the brain, researchers are to narrow down locations and areas but they also create a lot of "noise". Most recently, researchers have been using TMS which is the best way to discover the exact location in the process of brain mapping. This machine can turn on and off parts of the brain which then allows researchers to test what that part of the brain is used for during social events. However, this machine is so expensive that it is rarely used. Note: Most of these methods can only provide correlations between brain mapping and social events (apart from TMS), a con of Social Neuroscience is that the research must be interpreted through correlations which can cause a decreased content validity. For example, during an experiment when a participant is doing a task to test for a social theory and a part of the brain is activated, it is impossible to form causality because anything else in the room or the thoughts of the person could have triggered that response. It is very hard to isolate these variables during these experiments. That is why self reports are very important. This will also help decrease the chances of VooDoo correlations (correlations that are too high and over 0.8 which look like a correlation exists between two factors but actually is just an error in design and statistical measures). Another way to avoid this con, is to use tests with hormones that can infer causality. For example, when people are given oxytocin and placebos and we can test their differences in social behavior between other people. Using SCRs will also help isolate unconscious thoughts and conscious thoughts because it is the body's natural parasympathetic response to the outside world. All of these tests and devices will help social neuroscientists discover the connections in the brain that are used to carry out our everyday social activities. Primarily psychological methods include performance based measures that record response time and/or accuracy, such as the Implicit Association Test; observational measures such as preferential looking in infant studies; and, self report measures, such as questionnaire and interviews. Neurobiological methods can be grouped together into ones that measure more external bodily responses, electrophysiological methods, hemodynamic measures, and lesion methods. Bodily response methods include GSR (also known as skin conductance response (SCR)), facial EMG, and the eyeblink startle response. Electrophysiological methods include single cell recordings, EEG, and ERPs. Hemodynamic measures, which, instead of directly measuring neural activity, measure changes in blood flow, include PET and fMRI. Lesion methods traditionally study brains that have been damaged via natural causes, such as strokes, traumatic injuries, tumors, neurosurgery, infection, or neurodegenerative disorders. In its ability to create a type of 'virtual lesion' that is temporary, TMS may also be included in this category. More specifically, TMS methods involve stimulating one area of the brain to isolate it from the rest of the brain, imitating a brain lesion. This is particularly helpful in brain mapping, a key approach in social neuroscience designed to determine which areas of the brain are activated during certain activities.

Общество социальной нейробиологии

Обед, посвященный обсуждению проблем и возможностей в междисциплинарной области социальной нейробиологии на встрече Общества по нейробиологии (Чикаго, ноябрь 2009 г.), привел к серии встреч под руководством Джона Касиоппо и Жан Десети с участием специалистов в области социальной нейробиологии, психологов, нейробиологов, психиатров, социологов и экономистов из Аргентины, Австралии, Чили, Китая, Колумбии, Гонконга, Израиля, Японии, Нидерландов, Новой Зеландии, Сингапура, Южной Кореи, Тайваня, Соединенного Королевства и США. Социальная нейробиология определялась как междисциплинарное изучение нейронных, гормональных, клеточных и генетических механизмов, лежащих в основе возникающих структур, определяющих социальные виды. Таким образом, среди участников этих встреч были ученые, использовавшие широкий спектр методов в исследованиях как на животных, так и на людях, а также пациентов и здоровых испытуемых. Было достигнуто общее мнение о необходимости создания Общества по социальной нейробиологии, чтобы предоставить ученым из различных дисциплин и с разными точками зрения возможность встречаться, общаться и извлекать пользу из работы друг друга. Международное, междисциплинарное Общество по социальной нейробиологии (http://S4SN.org) было запущено по итогам этих консультаций 20 января 2010 года в Окленде, Новая Зеландия, а его первое заседание состоялось 12 ноября 2010 года, накануне встречи Общества по нейробиологии 2010 года (Сан-Диего, Калифорния).