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Science:為什麼你能認出「爸媽、對象、好朋友」?

Science:為什麼你能認出「爸媽、對象、好朋友」?

圖片來源:Science

8月11日,發表在Science雜誌上題為「Two areas for familiar face recognition in the primate brain」的研究中,來自洛克菲勒大學的兩位科學家Winrich Freiwald和Sofia Landi揭開了大腦如何識別熟悉面孔的神秘面紗。

利用恆河獼猴(這種靈長類動物的臉部處理系統與人類的很相似),研究人員發現了兩個先前未知的大腦區域與臉部識別有關。這些區域能夠將視覺感知與不同種類的記憶相結合。

科學家們很早就知道,大腦中有一個區域網路,能夠對臉部做出選擇性地響應。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)

1實驗如何進行

先前,研究人員也嘗試在人類中弄清這種差異識別背後的神經基礎,但一直沒有結果。在這一研究中,科學家們將研究目標轉向了獼猴。它們的面部處理網路比人類的更好理解,且更容易被研究。

利用功能性的磁共振成像,Landi和Freiwald測量了獼猴對其它猴子臉部的照片做出響應時大腦的活性。這些面孔共分為三類:1)真正熟悉的臉——這些臉來自與實驗獼猴一起生活了好幾年的猴子;2)視覺上熟悉的臉——實驗獼猴已經看了這些臉的照片數百次;3)完全陌生的臉。

Winrich Freiwald(圖片來源:洛克菲勒大學)

2兩個先前未知的區域

研究人員預計,獼猴的臉部處理網路對前兩種面孔的響應方式大致相同,但結果並非如此。整個系統顯示出更多的活動來響應長期熟識的面孔,而僅是視覺上熟悉的面孔實際上導致某些區域活動減少了。

更讓人驚訝的是,長期熟識面孔促進了兩個先前未知的臉部選擇性區域(face-selective areas)的激活。其中一個位於大腦中與所謂陳述性記憶相關的區域,兩一個位於與社會知識(social knowledge,一種特殊的記憶形式)相關的區域。

這兩個新發現的大腦區域還提供了另一個驚喜。當研究人員向獼猴展示長期熟識的面孔的模糊圖像時,先前已知的面部處理區域的活動隨著時間的延長而穩步增加,但新發現的這兩個區域的活動很少或沒有增加,隨後會出現一個突然的激增。這種「要麼全有要麼全無」的反應(all-or-nothing response)讓Landi想到了當我們識別出一個熟悉的臉時所體驗到的所謂「突然的頓悟時刻」。

這些新的發現將使研究人員能夠進一步調查面部識別背後的神經機制,以及大腦對不同類型熟悉程度是如何響應的。

圖片來源:Cell

3識別人臉,205個腦細胞就夠了

事實上,看到這一成果時,小編立刻想到了今年6月發表在Cell雜誌上的另一項研究。這篇題為「The Code for Facial Identity in the Primate Brain」的論文揭示了大腦識別人臉的機制,並發現只要區區205個猴腦細胞,就足以精準地識別面容。更誇張的是,通過檢測這些腦細胞的活性,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領域的運作機制,將來他們還需要做更多的研究。

End

參考資料:1)How the brain recognizes familiar faces

2)Cell:識別人臉,205個腦細胞就夠了!你還好意思臉盲嗎?

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