Humans, like other animals, alter their behavior depending on whether a threat is close or distant. We investigated spatial imminence of threat by developing an active avoidance paradigm in which volunteers were pursued through a maze by a virtual predator endowed with an ability to chase, capture, and inflict pain. Using functional magnetic resonance imaging, we found that as the virtual predator grew closer, brain activity shifted from the ventromedial prefrontal cortex to the periaqueductal gray. This shift showed maximal expression when a high degree of pain was anticipated. Moreover, imminence-driven periaqueductal gray activity correlated with increased subjective degree of dread and decreased confidence of escape. Our findings cast light on the neural dynamics of threat anticipation and have implications for the neurobiology of human anxiety-related disorders.

Efforts to change behaviour are critical in minimizing the spread of highly transmissible pandemics such as COVID-19. However, it is unclear whether individuals are aware of disease risk and alter their behaviour early in the pandemic. We investigated risk perception and self-reported engagement in protective behaviours in 1591 United States-based individuals cross-sectionally and longitudinally over the first week of the pandemic. Subjects demonstrated growing awareness of risk and reported engaging in protective behaviours with increasing frequency but underestimated their risk of infection relative to the average person in the country. Social distancing and hand washing were most strongly predicted by the perceived probability of personally being infected. However, a subgroup of individuals perceived low risk and did not engage in these behaviours. Our results highlight the importance of risk perception in early interventions during large-scale pandemics.

The COVID-19 pandemic represents a massive global health crisis. Because the crisis requires large-scale behaviour change and places significant psychological burdens on individuals, insights from the social and behavioural sciences can be used to help align human behavior with the recommendations of epidemiologists and public health experts. Here we discuss evidence from a selection of research topics relevant to pandemics, including work on navigating threats, social and cultural influences on behaviour, science communication, moral decision-making, leadership, and stress and coping. In each section, we note the nature and quality of prior research, including uncertainty and unsettled issues. We identify several insights for effective response to the COVID-19 pandemic, and also highlight important gaps researchers should move quickly to fill in the coming weeks and months.

We often evaluate the self and others from social comparisons. We feel envy when the target person has superior and self-relevant characteristics. Schadenfreude occurs when envied persons fall from grace. To elucidate the neurocognitive mechanisms of envy and schadenfreude, we conducted two functional magnetic resonance imaging studies. In study one, the participants read information concerning target persons characterized by levels of possession and self-relevance of comparison domains. When the target person's possession was superior and self-relevant, stronger envy and stronger anterior cingulate cortex (ACC) activation were induced. In study two, stronger schadenfreude and stronger striatum activation were induced when misfortunes happened to envied persons. ACC activation in study one predicted ventral striatum activation in study two. Our findings document mechanisms of painful emotion, envy, and a rewarding reaction, schadenfreude.

Postencounter and circa-strike defensive contexts represent two adaptive responses to potential and imminent danger. In the context of a predator, the postencounter reflects the initial detection of the potential threat, whereas the circa-strike is associated with direct predatory attack. We used functional magnetic resonance imaging to investigate the neural organization of anticipation and avoidance of artificial predators with high or low probability of capturing the subject across analogous postencounter and circa-strike contexts of threat. Consistent with defense systems models, postencounter threat elicited activity in forebrain areas, including subgenual anterior cingulate cortex (sgACC), hippocampus, and amygdala. Conversely, active avoidance during circa-strike threat increased activity in mid-dorsal ACC and midbrain areas. During the circa-strike condition, subjects showed increased coupling between the midbrain and mid-dorsal ACC and decreased coupling with the sgACC, amygdala, and hippocampus. Greater activity was observed in the right pregenual ACC for high compared with low probability of capture during circa-strike threat. This region showed decreased coupling with the amygdala, insula, and ventromedial prefrontal cortex. Finally, we found that locomotor errors correlated with subjective reports of panic for the high compared with low probability of capture during the circa-strike threat, and these panic-related locomotor errors were correlated with midbrain activity. These findings support models suggesting that higher forebrain areas are involved in early-threat responses, including the assignment and control of fear, whereas imminent danger results in fast, likely “hard-wired,” defensive reactions mediated by the midbrain.

Abstract

 Humor plays an essential role in many facets of human life including psychological, social, and somatic functioning. Recently, neuroimaging has been applied to this critical human attribute, shedding light on the affective, cognitive, and motor networks involved in humor processing. To date, however, researchers have failed to demonstrate the subcortical correlates of the most fundamental feature of humor—reward. In an effort to elucidate the neurobiological substrate that subserves the reward components of humor, we undertook a high-field (3 Tesla) event-related functional MRI study. Here we demonstrate that humor modulates activity in several cortical regions, and we present new evidence that humor engages a network of subcortical regions including the nucleus accumbens, a key component of the mesolimbic dopaminergic reward system. Further, the degree of humor intensity was positively correlated with BOLD signal intensity in these regions. Together, these findings offer new insight into the neural basis of salutary aspects of humor.

We propose a Survival Optimization System (SOS) to account for the strategies that humans and other animals use to defend against recurring and novel threats. The SOS attempts to merge ecological models that define a repertoire of contextually relevant threat induced survival behaviors with contemporary approaches to human affective science. We first propose that the goal of the nervous system is to reduce surprise and optimize actions by (i) predicting the sensory landscape, through simulation of possible encounters with threat, selecting appropriate action by pre-encounter avoidance and (ii) prevention strategies in which the organism manufactures safe environments. When a potential threat is encountered the (iii) threat orienting system is engaged to determine whether the organism ignores the stimulus or switches into a process of (iv) assessment, where the organism monitors the stimulus, weighs the threat value, predicts the actions of the threat, searches for safety, and guides behavioral actions crucial to directed escape. When under imminent attack, (v) defensive systems evoke fast reflexive indirect escape behaviors (i.e. fight or flight). This cascade of responses to threat of increasing magnitude are underwritten by an interconnected neural architecture that extends from cortical and hippocampal circuits, to attention, action and threat systems including the amygdala, striatum, and hard-wired defensive systems in the midbrain. The SOS also includes a modulatory feature consisting of cognitive appraisal systems that flexibly guide perception, risk and action. Moreover, personal and vicarious threat encounters fine-tune avoidance behaviors via model-based learning, with higher organisms bridging data to reduce face-to-face encounters with predators. Our theory unifies the divergent field of human affective science, proposing the highly integrated, interconnected nervous systems are optimized to avoid ecological dangers.

Affective cognitive control capacity (e.g., the ability to regulate emotions or manipulate emotional material in the service of task goals) is associated with professional and interpersonal success. Impoverished affective control, by contrast, characterizes many neuropsychiatric disorders. Insights from neuroscience indicate that affective cognitive control relies on the same frontoparietal neural circuitry as working memory (WM) tasks, which suggests that systematic WM training, performed in an emotional context, has the potential to augment affective control. Here we show, using behavioral and fMRI measures, that 20 d of training on a novel emotional WM protocol successfully enhanced the efficiency of this frontoparietal demand network. Critically, compared with placebo training, emotional WM training also accrued transfer benefits to a "gold standard" measure of affective cognitive control-emotion regulation. These emotion regulation gains were associated with greater activity in the targeted frontoparietal demand network along with other brain regions implicated in affective control, notably the subgenual anterior cingulate cortex. The results have important implications for the utility of WM training in clinical, prevention, and occupational settings.

Phylogenetic threats such as spiders evoke our deepest primitive fears. When close or looming, such threats engage evolutionarily conserved monitoring systems and defense reactions that promote self-preservation. With the use of a modified behavioral approach task within functional MRI, we show that, as a tarantula was placed closer to a subject's foot, increased experiences of fear coincided with augmented activity in a cascade of fear-related brain networks including the periaqueductal gray, amygdala, and bed nucleus of the stria terminalis. Activity in the amygdala was also associated with underprediction of the tarantula's threat value and, in addition to the bed nucleus of the stria terminalis, with monitoring the tarantula's threat value as indexed by its direction of movement. Conversely, the orbitofrontal cortex was engaged as the tarantula grew more distant, suggesting that this region emits safety signals or expels fear. Our findings fractionate the neurobiological mechanisms associated with basic fear and potentially illuminate the perturbed reactions that characterize clinical phobias.

Moral ideals are strongly ingrained within society and individuals alike, but actual moral choices are profoundly influenced by tangible rewards and consequences. Across two studies we show that real moral decisions can dramatically contradict moral choices made in hypothetical scenarios (Study 1). However, by systematically enhancing the contextual information available to subjects when addressing a hypothetical moral problem-thereby reducing the opportunity for mental simulation-we were able to incrementally bring subjects' responses in line with their moral behaviour in real situations (Study 2). These results imply that previous work relying mainly on decontextualized hypothetical scenarios may not accurately reflect moral decisions in everyday life. The findings also shed light on contextual factors that can alter how moral decisions are made, such as the salience of a personal gain.