導(dǎo)讀 | 我們總是很擅長識(shí)別熟悉面孔的照片,即便這些照片是在光線不足或者奇怪的角度下拍攝的。這究竟是為什么呢?近日,發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)最新成果揭開了大腦如何識(shí)別熟悉面孔的神秘面紗。 |
8月11日,發(fā)表在Science雜志上題為“Two areas for familiar face recognition in the primate brain”的研究中,來自洛克菲勒大學(xué)的兩位科學(xué)家Winrich Freiwald和Sofia Landi揭開了大腦如何識(shí)別熟悉面孔的神秘面紗。
利用恒河獼猴(這種靈長類動(dòng)物的臉部處理系統(tǒng)與人類的很相似),研究人員發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)先前未知的大腦區(qū)域與臉部識(shí)別有關(guān)。這些區(qū)域能夠?qū)⒁曈X感知與不同種類的記憶相結(jié)合。
科學(xué)家們很早就知道,大腦中有一個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)δ槻孔龀鲞x擇性地響應(yīng)。他們也知道人類處理熟悉面孔和陌生面孔是非常不同的。舉例來說,我們很擅長識(shí)別熟悉面孔的照片,即便照片是在光線不足或者奇怪的角度下拍攝的。
Rhesus macaques are good with faces, and spot their relatives using brain networks similar to ours. (Photo by Stephen V. Shepherd)
實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行
先前,研究人員也嘗試在人類中弄清這種差異識(shí)別背后的神經(jīng)基礎(chǔ),但一直沒有結(jié)果。在這一研究中,科學(xué)家們將研究目標(biāo)轉(zhuǎn)向了獼猴。它們的面部處理網(wǎng)絡(luò)比人類的更好理解,且更容易被研究。
利用功能性的磁共振成像,Landi和Freiwald測量了獼猴對(duì)其它猴子臉部的照片做出響應(yīng)時(shí)大腦的活性。這些面孔共分為三類:1)真正熟悉的臉——這些臉來自與實(shí)驗(yàn)獼猴一起生活了好幾年的猴子;2)視覺上熟悉的臉——實(shí)驗(yàn)獼猴已經(jīng)看了這些臉的照片數(shù)百次;3)完全陌生的臉。
Winrich Freiwald(圖片來源:洛克菲勒大學(xué))
兩個(gè)先前未知的區(qū)域
研究人員預(yù)計(jì),獼猴的臉部處理網(wǎng)絡(luò)對(duì)前兩種面孔的響應(yīng)方式大致相同,但結(jié)果并非如此。整個(gè)系統(tǒng)顯示出更多的活動(dòng)來響應(yīng)長期熟識(shí)的面孔,而僅是視覺上熟悉的面孔實(shí)際上導(dǎo)致某些區(qū)域活動(dòng)減少了。
更讓人驚訝的是,長期熟識(shí)面孔促進(jìn)了兩個(gè)先前未知的臉部選擇性區(qū)域(face-selective areas)的激活。其中一個(gè)位于大腦中與所謂陳述性記憶相關(guān)的區(qū)域,兩一個(gè)位于與社會(huì)知識(shí)(social knowledge,一種特殊的記憶形式)相關(guān)的區(qū)域。
這兩個(gè)新發(fā)現(xiàn)的大腦區(qū)域還提供了另一個(gè)驚喜。當(dāng)研究人員向獼猴展示長期熟識(shí)的面孔的模糊圖像時(shí),先前已知的面部處理區(qū)域的活動(dòng)隨著時(shí)間的延長而穩(wěn)步增加,但新發(fā)現(xiàn)的這兩個(gè)區(qū)域的活動(dòng)很少或沒有增加,隨后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)突然的激增。這種“要么全有要么全無”的反應(yīng)(all-or-nothing response)讓Landi想到了當(dāng)我們識(shí)別出一個(gè)熟悉的臉時(shí)所體驗(yàn)到的所謂“突然的頓悟時(shí)刻”。
這些新的發(fā)現(xiàn)將使研究人員能夠進(jìn)一步調(diào)查面部識(shí)別背后的神經(jīng)機(jī)制,以及大腦對(duì)不同類型熟悉程度是如何響應(yīng)的。
圖片來源:Cell
識(shí)別人臉,205個(gè)腦細(xì)胞就夠了
事實(shí)上,看到這一成果時(shí),小編立刻想到了今年6月發(fā)表在Cell雜志上的另一項(xiàng)研究。這篇題為“The Code for Facial Identity in the Primate Brain”的論文揭示了大腦識(shí)別人臉的機(jī)制,并發(fā)現(xiàn)只要區(qū)區(qū)205個(gè)猴腦細(xì)胞,就足以精準(zhǔn)地識(shí)別面容。更夸張的是,通過檢測這些腦細(xì)胞的活性,研究人員甚至能反推出人臉的模樣。研究人員稱,為了更好地了解大腦在相關(guān)領(lǐng)域的運(yùn)作機(jī)制,將來他們還需要做更多的研究。
參考資料:
How the brain recognizes familiar faces
Cell:識(shí)別人臉,205個(gè)腦細(xì)胞就夠了!你還好意思臉盲嗎?
Familiarity alters face recognition: Familiar faces are recognized more accurately than unfamiliar ones and under difficult viewing conditions when unfamiliar face recognition fails. The neural basis for this fundamental difference remains unknown. Using whole-brain functional magnetic resonance imaging, we found that personally familiar faces engage the macaque face-processing network more than unfamiliar faces. Familiar faces also recruited two hitherto unknown face areas at anatomically conserved locations within the perirhinal cortex and the temporal pole. These two areas, but not the core face-processing network, responded to familiar faces emerging from a blur with a characteristic nonlinear surge, akin to the abruptness of familiar face recognition. In contrast, responses to unfamiliar faces and objects remained linear. Thus, two temporal lobe areas extend the core face-processing network into a familiar face-recognition system.
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