大脑如何“协调”面部表情？科学家揭秘神经机制

假如把大脑想象成一个交响乐团，不同的脑区各自演奏着同一首“表情之歌”，但它们负责的声部和节奏却截然不同。

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发自内心的笑容与礼节性的“假笑”不仅给人的感受不同，通常也被认为涉及不同的大脑区域活动。然而，近期一项研究却发现，面部表情的产生并非如过去所想那样由大脑不同区域“分而治之”，而是一个全脑区域协同工作的过程。

这项研究于1月8日发表在《科学》（Science）杂志上，作者是来自美国洛克菲勒大学（Rockefeller University）神经系统实验室的一支科研团队。研究通过功能性磁共振成像（fMRI）和单细胞记录技术，首次系统地揭示了灵长类动物大脑控制面部运动的神经机制。

在流行心理学和以往的神经解剖学认知中，人们常认为“真笑”和“假笑”有着截然不同的神经通路。传统观点认为，涉及情感的表情（如听到笑话后的开怀大笑）由大脑内侧的边缘系统控制，而受意志控制的动作（如说话、进食或礼貌性微笑）则由外侧的运动皮层主导。

这似乎解释了为什么有些中风患者无法受控地微笑，但听到笑话时却能自然地展露笑容。然而这项研究的作者却有不同的看法。

“我们发现，无论是情感性的表达还是随意的动作，大脑所有的面部运动区域都参与其中。”研究人员在论文中指出。这意味着，大脑并非通过“分区”来处理不同类型的表情，而是通过一种更为复杂的协作网络。

为了搞清楚这一复杂的网络如何运作，研究人员在猕猴身上进行了实验。猕猴作为灵长类动物，拥有与人类高度相似的面部表情系统。研究者让猕猴观看同类的视频、与其互动，并记录它们在做出威胁（张嘴露齿）、咂嘴（表示友好）和咀嚼（非社交动作）时的脑部活动。

数据分析揭示了一个神经网络“时间层级”（Temporal Hierarchy）机制。就像把一个交响乐团比作大脑，不同的脑区虽然都在演奏同一首“表情之歌”，但它们负责的声部和节奏截然不同。

研究发现，位于大脑外侧的区域（如初级运动皮层M1）的神经活动变化极快，以毫秒为单位，直接指挥面部肌肉的瞬间收缩和舒张。这确保了表情的动作能够迅速发生。

相反，发生在大脑内侧的区域（如扣带运动皮层M3）的神经活动非常稳定且持久。这些区域并不关注肌肉某一瞬间怎么动，而是维持着一种持续的状态，编码着当下的“社会语境”或“情绪基调”。

这种从快速动态到稳定状态的过渡，解释了为什么我们的表情既能瞬间反应（如吓一跳），又能与当下的社交氛围保持一致（如在聚会中保持愉悦的神态）。

通过高精度的神经记录，研究者们确定了一个包含初级运动皮层、腹侧前运动皮层、扣带运动皮层和初级体感皮层在内的分布式网络。他们甚至发现，早在表情做出来之前，这些脑区就已经开始活跃，并展现出独特的活动轨迹。

“这意味着面部表情不仅仅是反射性的输出，而是在行为发生前，大脑整合了环境、情绪和感觉信息后的综合产物。”作者们写道。

除了加深对神经科学的认识，这项研究在临床医学上也具有重要的应用价值，如面瘫药物的大脑靶点发现，乃至根据面部表情神经编码来研发能够解码情感和生成自然表情的新一代脑机接口。

参考文献：

Ianni, G. R., et al. (2026). Facial gestures are enacted through a cortical hierarchy of dynamic and stable codes. Science, 391(6781). DOI: 10.1126/science.aea0890