多巴胺的公平不公平

話說多變多巴胺—前傳告訴我們: 多巴胺和血清素的動態相互作用，能夠影響人類社會的行為。由於專有名詞很多，為了節省時間，也為了預防覺得科普無聊的人失去耐心，那我們就用3張圖直接摘要這個2024年2月26日《自然人類行為》的研究:人類黑質中的多巴胺和血清素跟蹤經濟交換過程中的社會背景和價值信號[1]，人類首次發現揭示了影響社會行為的大腦化學物質，這些信號有助於我們的大腦在社交互動中對價值的整體評估。[2]。

"公平的"社交大腦

社交互動要求人們推斷他人的心理狀態（如願望和意圖）並調整自己的行為以滿足適當和公平的社會規範。 關於人腦如何支持社會行為的研究依賴:

• 腦部影像（從頭骨外部測量大腦活動）
• 藥理學（緩慢而廣泛地改變大腦中的神經調節劑水平）

非人類研究顯示，即使神經調節劑水平的亞秒級變化也可能與對社會行為重要訊息相關，然而目前科學對精細生物尺度上的人類社交大腦知之甚少，且測量這些快速變化是一項巨大挑戰。

實驗設計核心

1-社交任務期間的人體電化學

圖一: 社交任務期間的人體電化學: 記錄了接受底丘腦核 (STN) 的 DBS 手術4名帕金森氏症患者黑質網狀部 (SNr) 中的多巴胺和血清素水平。SNr 接收來自黑質緻密部 (SNc) 中的多巴胺神經元和中縫核 (RN) 中的血清素神經元的投射。 Batten, S. R. et al., Nature Human Behaviour volume 8, pages630–631 (2024)

2-最後通牒遊戲

美國弗吉尼亞理工大學計算神經科學領導的國際團隊，使用心理學研究中一種成熟的經濟遊戲如圖二所示。「最後通牒遊戲」測試清醒時接受腦部手術的四名帕金森病患者中大腦黑質多種神經遞質，在此遊戲中，四名參與者B被要求回應（接受或拒絕）由人類或電腦提議者A提出的拆分20 美元報價提議。這些報價各不相同，有些公平（如10:10 美元的拆分），有些則不那麼公平（如利於提議者A的16 美元: 4 美元拆分），人類和電腦的化身都被程式設計為在1到9美元間提供報價。如果他們拒絕了報價，那麼他們都不會收到任何東西。一般而言，人們會拒絕低於 25% 賭注的報價（如 20 美元中的 4 美元），以懲罰其他玩家的不公平行為，顯示社會公平規範正在執行，參與者拒絕的人性要求多於電腦提供的要求。

圖二: 最後通牒遊戲 | Ultimatum Game, remix from

為了測量這些任務中的神經化學動力學，研究人員採用了一種創新方法，專門針對黑質使用植入參與者大腦的碳纖維電極如圖一。這些電極允許以每秒十個樣本的解析度檢測多巴胺和血清素水平的變化，以提供決策過程中發生的神經化學波動的詳細視圖。然後，再使用機器學習工具來分離原始數據中的內容，解碼多巴胺和血清素的情況。

研究結果與學者說法

儘管在兩種條件下都收到了相同的報價，但人類傾向於根據社會背景做出決定: 人們更有可能接受來自電腦的一般性提議，但卻拒絕來自人類玩家的相同提議，如不公平的較小報價。參與者拒絕了比電腦更多的人性報價，這表明人類條件援引了社會公平規範。

電極化學數據表明多巴胺是這種行為反應的基礎，在人類條件下，多巴胺的總體水準更高，但血清素卻沒有。多巴胺和血清素水平的快速變化也追蹤了有關當前優惠的資訊。 根據他們在動機和學習中的假設作用

• 多巴胺追蹤當前報價和先前報價之間的價值差異（類似於強化學習演算法中的獎勵預測誤差）
• 血清素則僅追蹤當前報價的價值

總體而言，這些結果表明，多巴胺和血清素不僅支援價值統計的計算，還支援在社會互動過程中基於規範使用這些行為的計算。這些研究互動的社會背景 - 無論參與者是否認為他們正在與人類或電腦互動 - 對多巴胺水準均有重大影響。更具體來說，當參與者與人類提議者打交道時，多巴胺水準始終高於與電腦提議者的互動。這一發現強調了社會背景在我們的神經化學反應中的重要性，並表明:

• 當我們認為自己正在與其他人類打交道時，我們的大腦可能特別適應公平原則和我們決定的社會影響。有趣的是，雖然多巴胺的總體水準隨社會環境而變化，但血清素水平並沒有顯示出類似的模式，換言之，對社會環境的整體反應是多巴胺特有的。

以色列Haifa大學 Uri Hertz 評論說:

作者在一個優雅的實驗設計中使用了一種新穎的技術，使他們能夠在接受 [deep brain stimulation,DBS] 的清醒患者黑質社交的最後通牒遊戲中，追蹤血清素和多巴胺的水平。 他們發現，多巴胺水平對遊戲的社會背景很敏感，並跟隨金融優惠的逐次試驗變化，而血清素水平則跟隨逐次試驗金融優惠的絕對值。

A.H. 胡思亂想: 一個整體因大流行傳染病導致人類大腦中的多巴胺水平整體下降的前提下， 是否會導致社會情況，呈現愈來愈不公平的現象?

[1] Batten, S.R., Bang, D., Kopell, B.H. et al. Dopamine and serotonin in human substantia nigra track social context and value signals during economic exchange. Nat Hum Behav 8, 718–728 (2024). https://doi.org/10.1038/s41562-024-01831-w ; Neuromodulators in the human brain track context and value during social interaction. Nat Hum Behav 8, 630–631 (2024). https://doi.org/10.1038/s41562-024-01832-9

[2] EurekAlert, Feb. 26. 2024, "First-in-humans discovery reveals brain chemicals at work influencing social behavior."