Science:为什么你能认出“爸妈、对象、好朋友”?
2017/08/13
我们总是很擅长识别熟悉面孔的照片,即便这些照片是在光线不足或者奇怪的角度下拍摄的。这究竟是为什么呢?近日,发表在《科学》杂志上的一项最新成果揭开了大脑如何识别熟悉面孔的神秘面纱。


图片来源:Science

8月11日,发表在Science杂志上题为“Two areas for familiar face recognition in the primate brain”的研究中,来自洛克菲勒大学的两位科学家Winrich Freiwald和Sofia Landi揭开了大脑如何识别熟悉面孔的神秘面纱。

利用恒河猕猴(这种灵长类动物的脸部处理系统与人类的很相似),研究人员发现了两个先前未知的大脑区域与脸部识别有关。这些区域能够将视觉感知与不同种类的记忆相结合。

科学家们很早就知道,大脑中有一个区域网络,能够对脸部做出选择性地响应。他们也知道人类处理熟悉面孔和陌生面孔是非常不同的。举例来说,我们很擅长识别熟悉面孔的照片,即便照片是在光线不足或者奇怪的角度下拍摄的。


Rhesus macaques are good with faces, and spot their relatives using brain networks similar to ours. (Photo by Stephen V. Shepherd)

实验如何进行

先前,研究人员也尝试在人类中弄清这种差异识别背后的神经基础,但一直没有结果。在这一研究中,科学家们将研究目标转向了猕猴。它们的面部处理网络比人类的更好理解,且更容易被研究。

利用功能性的磁共振成像,Landi和Freiwald测量了猕猴对其它猴子脸部的照片做出响应时大脑的活性。这些面孔共分为三类:1)真正熟悉的脸——这些脸来自与实验猕猴一起生活了好几年的猴子;2)视觉上熟悉的脸——实验猕猴已经看了这些脸的照片数百次;3)完全陌生的脸。


Winrich Freiwald(图片来源:洛克菲勒大学)

两个先前未知的区域

研究人员预计,猕猴的脸部处理网络对前两种面孔的响应方式大致相同,但结果并非如此。整个系统显示出更多的活动来响应长期熟识的面孔,而仅是视觉上熟悉的面孔实际上导致某些区域活动减少了。

更让人惊讶的是,长期熟识面孔促进了两个先前未知的脸部选择性区域(face-selective areas)的激活。其中一个位于大脑中与所谓陈述性记忆相关的区域,两一个位于与社会知识(social knowledge,一种特殊的记忆形式)相关的区域。

这两个新发现的大脑区域还提供了另一个惊喜。当研究人员向猕猴展示长期熟识的面孔的模糊图像时,先前已知的面部处理区域的活动随着时间的延长而稳步增加,但新发现的这两个区域的活动很少或没有增加,随后会出现一个突然的激增。这种“要么全有要么全无”的反应(all-or-nothing response)让Landi想到了当我们识别出一个熟悉的脸时所体验到的所谓“突然的顿悟时刻”。

这些新的发现将使研究人员能够进一步调查面部识别背后的神经机制,以及大脑对不同类型熟悉程度是如何响应的。


图片来源:Cell

识别人脸,205个脑细胞就够了

事实上,看到这一成果时,小编立刻想到了今年6月发表在Cell杂志上的另一项研究。这篇题为“The Code for Facial Identity in the Primate Brain”的论文揭示了大脑识别人脸的机制,并发现只要区区205个猴脑细胞,就足以精准地识别面容。更夸张的是,通过检测这些脑细胞的活性,研究人员甚至能反推出人脸的模样。研究人员称,为了更好地了解大脑在相关领域的运作机制,将来他们还需要做更多的研究。

参考资料:

How the brain recognizes familiar faces

Cell:识别人脸,205个脑细胞就够了!你还好意思脸盲吗?

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查看更多
  • Two areas for familiar face recognition in the primate brain

    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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