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Science:發現識別熟悉臉部的兩個新的大腦區域

作者:生物谷 來源:轉化醫學 日期:2017-08-14
導讀

         沒有什么比熟悉的臉部更快地被識別出來的了。但是科學家們一直在艱難地解釋我們如何識別出熟悉的面孔,或者這種過程與我們識別不熟悉的臉部存在哪些區別。

        沒有什么比熟悉的臉部更快地被識別出來的了。但是科學家們一直在艱難地解釋我們如何識別出熟悉的面孔,或者這種過程與我們識別不熟悉的臉部存在哪些區別。

        如今,在一項新的研究中,來自美國洛克菲勒大學的研究人員開始揭示出大腦如何識別熟悉的面部的秘密。洛克菲勒大學神經系統實驗室主任Winrich Freiwald和該實驗室研究生Sofia Landi通過研究恒河猴(以下稱實驗用恒河猴),發現了大腦中的兩個之前未知的區域參與臉部識別:能夠將視覺感知(visual perception)與不同類型的記憶整合在一起的區域。相關研究結果發表在2017年8月11日的Science期刊上,論文標題為“Two areas for familiar face recognition in the primate brain”。

        利用功能性核磁共振成像,Landi和Freiwald測量了當這些實驗用恒河猴對其他猴子的臉部照片作出反應時,這些動物的大腦活動。在這些照片中,這些臉部被分為三類:熟悉(personally familiar)的猴子臉部,這些猴子與這些實驗用恒河猴一起生活多年;視覺熟悉(visually familiar)的臉部,它們的照片已被這些實驗用恒河猴看了幾百次;完全不熟悉的臉部。(為了便于比較,他們也給這些實驗用恒河猴看了熟悉的物體、視覺熟悉的物體和不熟悉的物體。)

        這些研究人員期待這些實驗用恒河猴的臉部處理神經網絡以完全相同的方式對前兩種臉部作出反應。恰恰相反,在對長期熟悉的猴子的臉部作出的反應當中,這種神經網絡表現出更多的活性。與此同時,僅視覺熟悉的臉部實際上導致一些大腦區域的活動降低。這意味著這種神經網絡在某種程度上能夠區分熟悉的猴子臉部和視覺上熟悉的猴子臉部。

        更令人吃驚的是,已與這些實驗用恒河猴在一起生活多年的猴子的臉部促進大腦中的兩個之前未知的臉部選擇性區域激活。

        一個區域位于與所謂的陳述性記憶(declarative memory)相關聯的一個大腦區域中。Freiwald說,另一個區域嵌入到與社會知識(如關于個人及其社會地位的信息)相關聯的一個大腦中---“這種特殊的記憶在靈長類動物(當然包括人類)中得到高度發展”。

        當這些研究人員給這些實驗用恒河猴觀看熟悉的猴子臉部的模糊照片(在大約半分鐘內逐漸地清晰起來)時,之前已知的臉部處理區域的活動隨著時間的推移穩步地增加。但是這兩個新發現的大腦區域首先在活動上表現出少量的增加,或者沒有增加,但隨后突然急增---這種全有或全無的反應是我們識別一種熟悉臉部時經歷的“一種突然的‘啊’時刻”。

        這些新的發現將允許這些研究人員進一步研究臉部識別背后的神經機制,以及大腦如何對不同類型的熟悉度作出反應。

        參考資料:

        Sofia M. Landi, Winrich A. Freiwald.Two areas for familiar face recognition in the primate brain.Science, 11 Aug 2017, 357(6351):591-595, doi:10.1126/science.aan1139

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