來源：生物谷

《碟中諜》系列電影中，除了身手矯健的主角團(tuán)，最搶眼的莫過于里面那些酷炫的高科技產(chǎn)品了。還記得這位特工使用的具有人臉識別和比對功能的隱形眼鏡嗎？戴上這副隱形眼鏡后，三秒之內(nèi)他就可以在茫茫人海中精準(zhǔn)識別到目標(biāo)人物，靠的正是這副眼鏡自帶的攝像頭和與其連接的人臉數(shù)據(jù)庫。

圖片來源：網(wǎng)絡(luò)

其實(shí)，我們的雙眼和大腦每天都在履行同樣的職責(zé)——前者類似隱形眼鏡中的攝像頭，而后者則是我們自帶的數(shù)據(jù)庫。然而，我們的雙眼捕捉到的人臉信息又是如何與大腦中的數(shù)據(jù)庫比對起來的？我們的視覺與記憶是如何交匯的？為什么我們總能在人群中快速認(rèn)出自己熟悉的臉？

早在上世紀(jì)六十年代，波蘭的神經(jīng)科學(xué)家Jerzy Konorski就提出過一個(gè)名為“grandmother neuron（祖母神經(jīng)元）”的概念。理論上來說，這類神經(jīng)元可以“一對一”儲存關(guān)于特定人物的記憶。例如，“祖母神經(jīng)元”可以用來記憶一個(gè)人的祖母，而“父親神經(jīng)元”則對應(yīng)他的父親。這種大膽的假設(shè)如今聽來有些好笑，卻給后續(xù)的研究提供了重要的思路。后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，“祖母神經(jīng)元”的功能并非通過單一細(xì)胞實(shí)現(xiàn)，而是可能被更細(xì)致地劃分給了不同的細(xì)胞群。人們陸續(xù)報(bào)道了可以處理面部信息的感覺神經(jīng)元（sensory neurons）和用來儲存記憶的神經(jīng)元（memory cells）,但用來連接兩者的細(xì)胞，一直未被發(fā)現(xiàn)。

近日，發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新的研究揭開了謎底。在大腦的顳極區(qū)有一類神經(jīng)元將臉部感知與長期記憶聯(lián)系起來。這不完全是傳說中的祖母神經(jīng)元--它不是一個(gè)單一的細(xì)胞，而是一個(gè)集體記住祖母面孔的細(xì)胞群。這一發(fā)現(xiàn)首次解釋了我們的大腦如何灌輸我們所珍視的人的面孔。

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https://science.sciencemag.org/content/early/2021/06/30/science.abi6671

在這項(xiàng)研究中，研究人員首次發(fā)現(xiàn)，在獼猴大腦的顳極區(qū)域，有一群神經(jīng)元，可以將獼猴看到的面部信息與它們的記憶關(guān)聯(lián)起來，讓它們輕松認(rèn)出自己的老朋友。

他們向兩只獼猴展示了205張圖像，其中包括獼猴們熟悉（親密接觸過）或陌生（未親密接觸，僅通過屏幕展示）的人臉、猴臉、身體和其他物體等等。同時(shí)，他們使用功能性磁共振成像（fMRI）技術(shù)對兩只獼猴的腦部顳極區(qū)域進(jìn)行掃描分析，發(fā)現(xiàn)獼猴顳極區(qū)域的部分神經(jīng)元會被他們熟悉的圖像選擇性激活（如下圖所示），而這種現(xiàn)象在獼猴面對熟悉的猴子圖像時(shí)更為明顯。有趣的是，即便獼猴已經(jīng)通過屏幕多次觀看過那些“陌生猴”的圖像，他們的顳極區(qū)域神經(jīng)元對這些圖像的反應(yīng)強(qiáng)度，也僅為對熟悉的猴子圖像的三分之一。這意味著即便是同一張臉、同一個(gè)人，在生理層面上，面對面的親身接觸與隔著屏幕談笑風(fēng)生也可能是兩種不同程度的“熟悉”

此外，為了更細(xì)致地研究這些顳極區(qū)域神經(jīng)元對面部不同器官和部位的反應(yīng)程度，研究人員將獼猴們熟悉的猴臉圖片分割成了inner face（內(nèi)臉）和outer face（外臉），其中內(nèi)臉又被細(xì)分為眼睛、鼻子和嘴巴（如下圖所示）。

研究發(fā)現(xiàn)，獼猴的顳極區(qū)域神經(jīng)元對熟悉的全臉和內(nèi)臉的應(yīng)答程度相似，而幾乎不會被單獨(dú)的外臉激活，也不會被單獨(dú)的器官激活。這說明這類細(xì)胞對臉部信息的識別和處理集中在內(nèi)臉上，并且對五官的整體分布有一定要求，而并非通過某個(gè)單一五官實(shí)現(xiàn)。

雖然這類顳極區(qū)域神經(jīng)元對熟悉個(gè)體的臉部具有選擇性應(yīng)答，但不排除他們可以對熟悉個(gè)體的身體也產(chǎn)生應(yīng)答的可能性。但是，當(dāng)研究人員將臉與身體分開或合并給獼猴展示時(shí)，獼猴的顳極區(qū)域神經(jīng)元對熟悉個(gè)體全身照和對臉部照片的選擇性應(yīng)答程度相當(dāng)，而對單獨(dú)的身體照片無顯著反應(yīng)，由此說明相較于身體其他部位，此類神經(jīng)元僅對于面部信息的應(yīng)答具有高度選擇性。

這項(xiàng)研究沒有明確證明這些顳極區(qū)域神經(jīng)元與感覺神經(jīng)元和記憶細(xì)胞的直接聯(lián)系，但這個(gè)突破性發(fā)現(xiàn)意味著研究人員可以很快進(jìn)行下一步工作——研究這類神經(jīng)元是如何記錄每一張熟悉的臉，以及他們與大腦中的其他細(xì)胞是如何互相關(guān)聯(lián)的。如果這一類研究能發(fā)展至人腦中，它將幫助那些患有臉盲癥（prosopagnosia，沒錯(cuò)，嚴(yán)重的臉盲其實(shí)是一種病，患者甚至可能認(rèn)不出自己的親人）的病人走出疾病和并發(fā)抑郁癥的困擾。

另外，這一項(xiàng)研究對于飽受COVID-19折磨的全世界人民，也許有著另一層意義：在大部分工作、會議和娛樂都轉(zhuǎn)為線上進(jìn)行的今天，我們真的已經(jīng)太久沒有自由地旅游、擁抱老朋友、認(rèn)識新朋友了。當(dāng)一切都隔著一層冰冷的屏幕，我們不禁要問，對于屏幕里新認(rèn)識的那個(gè)TA，我們究竟了解多少？我們真的熟悉TA了嗎？當(dāng)有一天，COVID-19褪去，TA就站在你面前時(shí)，你會和TA擦身而過，還是被迅速激活，認(rèn)出這張你熟悉又陌生的臉？

參考文獻(xiàn)：

1. Gross, Charles G. 'Genealogy of the “grandmother cell”.' The Neuroscientist 8.5 (2002): 512-518.

2. Bruce, Vicki, and Andy Young. 'Understanding face recognition.' British journal of psychology 77.3 (1986): 305-327.

3. Turati, Chiara, et al. 'Newborns' face recognition: Role of inner and outer facial features.' Child development 77.2 (2006): 297-311.

4. Pressl, Christina, et al. 'Interrogating an ICD-coded electronic health records database to characterize the epidemiology of prosopagnosia.' Journal of clinical and translational science 5.1 (2021).

5. Landi, Sofia M., et al. 'A fast link between face perception and memory in the temporal pole.' Science (2021).