情绪作为生物体适应环境、调节行为以及维系社会联系的关键心理生理过程，长期以来是神经科学领域的核心议题。随着人工智能技术的进步，人类情绪识别已在语音、体态和面部表情的自动化解析方面日趋完善。然而，动物情绪——尤其是以小鼠为代表的模式生物，其情绪状态的客观量化仍面临严峻挑战。尽管小鼠在情绪激发时可表现出快速且可复现的面部动态，为情绪观测提供了重要窗口，但由于缺乏人类般丰富的外部表达与语言系统，其情绪识别与实时解析仍极为困难。现有方法多依赖于外显行为或间接生理参数，稳定性和准确性不足，且缺乏统一、精细的情绪标注标准，致使情绪相关的神经活动难以精准关联到特定脑区或细胞类型，从而阻碍了对情绪编码与调控机制的系统性理解。

　　近日 ，复旦大学类脑智能科学与技术研究院肖晓课题组在Advanced Science上发表了题为Cracking the Valence Code: Patterned Facial Kinematics and Neural Signatures of Emotional Expressions in Mice的研究论文，博士研究生陈钰佳为第一作者。该研究融合人工智能、计算机视觉与神经科学技术，开发出一套综合性计算框架，实现小鼠情绪状态的自动解码，首次从面部动态模式中提取出情绪效价与唤醒度信息，构建出跨个体稳定的情绪分类模型，并在神经环路层面系统阐释了中脑腹侧被盖区（VTA）不同细胞类型在情绪编码中的功能特异性。

　　研究团队 首先构建了涵盖多类情绪诱发条件（如蔗糖、氯化钠、苦味剂 溶液及 尾部电击）的小鼠面部表情数据集，并采用降维 、 聚类及深度残差网络进行系统分析，验证了面部动态可作为稳定表征情绪状态的指标。在跨个体泛化分析中，研究结合孪生神经网络与手工HOG特征提取，分别构建出判别性效价嵌入空间与具有生物可解释性的情绪 效价 原型。通过Grad-CAM可视化，研究突显了耳部、 口 鼻区与胡须在效价区分中的关键作用，证实跨个体间存在稳定的情绪 效价 编码结构。在 长时 程 药物干预实验中 ， 基于和 HOG 的情绪效价表情原型的相似性分析 成 功捕捉到乙醇、氯化锂与致幻剂DOM所引发的特异性情绪动态。 为进一步精细量化面部动态特征 ，该团队 进一步通过 DeepLabCut 对37个面部关键点进行运动追踪，发现情绪效价编码依赖于多区域的协同动态，其中耳部运动在正、负情绪中表现出对称相反的模式。结合区域遮蔽实验与LSTM时序建模，团队证实耳部运动在时—空维度中承载关键情绪信息，具备高度的效价特异性与抗干扰鲁棒性，确立了其作为稳定情绪标记物的潜力。

　　为了深入理解情绪处理的机制，该团队结合光纤光度 技术 特异性记录 VTA 种不同神经元活动 ， 发现 VTA区多巴胺能神经元活跃于正性情绪状态，与积极面部动态同步变化；GABA能神经元特异响应负性情绪，其活动与负面表情紧密关联；而谷氨酸能神经元则广泛参与高唤醒情境。光遗传抑制实验进一步证明，抑制 VTA 中 多巴胺能或GABA能神经元可分别干扰相应效价下的耳部特异性运动，但不改变整体情绪类别， 提示 这些不同类型的神经元群体能够选择性调控不同情绪表情的区域性特征 ， 从而凸显了 VTA 在情绪效价编码与面部动态调节中的关键地位 。

　　综上所述， 该研究首创了一套高时间精度、自动化的情绪效价解析系统， 融合计算建模、神经科学及行为学等多学科 技术 ， 不仅为模式动物情绪研究提供了新方法，也为情绪类疾病的机制挖掘与干预策略设计奠定了理论基础。未来，该框架可进一步拓展至自由行为场景下的情绪监测，并与三维姿态 - 表情整合记录相结合，深化对情绪机制的 全面 理解。

　　认知神经科学中心是复旦大学张江国际创新中心核心设备平台，纳入学校“双一流”学科重点建设项目，也是上海市脑与类脑市级重大专项的重要建设平台。中心于2018年启动建设，由复旦大学特聘教授、剑桥大学原心理系主任英国皇家科学院院士Trevor Robbins领衔，肖晓担任中心执行主任。该课题组欢迎对 神经活动编码 、 神经环路和神经网络 、 认知心理过程 、 机器视觉辅助复杂行为分析 及 细胞和分子机制 研究感兴趣的学生及博士后加入！更多信息请访问实验室网站

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