Впервые исследователи сумели с’выяснить, как отдельные нейроны создают сложные изображения лиц, которые видят глаза. Это может помочь углубить наше понимание того, как мозг хранит воспоминания об отдельных лицах.
Наш мозг эволюционировал распознавать и запомнить’запоминать лица. Одна из первых вещей, которые мы узнаем с детства, что надо смотреть на лица тех, кто вокруг нас, устанавливать зрительный контакт и реагировать на мимические движения. Как и у взрослых, это приводит к способности распознавать лицо человека лучше и быстрее, чем остальные визуальных стимулов. Мы можем мгновенно идентифицировать личность одного среди десятков в переполненном ресторане или на улице города. И мы сразу видим, есть человек в растерянности или сердитая, счастливая или грустная – сделал только один взгляд.
Легкость распознавания лиц маскируют основную познавательную сложность. Лица имеют глаза, носы и рты в том же относительном месте, но мы можем точно идентифицировать их с разных точек зрения, при тусклом освещении и даже во время движения. Исследование мозга выявило, что у человека эволюционировало несколько крошечных областей размером с чернику в височной “области под храмом”. Неврологи называют эти области «лицевые пятна». Но ни данные мозговых сканеров, ни функциональная магнитно-резонансная томография, ни клинические исследования пациентов с имплантированными электродами не объяснили, как именно клетки тех областей работают.
Как мозг “видит”
Общеизвестно, что наше зрение зависит от того, как наши глаза воспринимают свет и цвет, отправляя эти стимулы в виде сигналов в мозг, которые затем обрабатываются и преобразуются в изображение. Но как именно мозг обрабатывает то, что глаза потом собирают в сложные изображения? Исследования, проведенное учеными из Калифорнийского технологического института, впервые дает полное и простое объяснение того, как происходит этот процесс. Они начали с изучения того, как мозг распознает человеческие лица.
«Мы взломали код мозга для лицевой идентичности, – сказала автор книги Дорис Цао из Caltech New Scientist. Их исследования, опубликованное в журнале Cell, рассмотрело функцию распознавания лиц в мозгах макак (род приматов из семейства мартышковых).
Они идентифицировали отдельные клетки мозга, которые работают вместе, чтобы создать бесконечный диапазон лицевых изображений, кодируя 50 различных параметров, таких как его форма, размер и расстояние между глазами, текстура кожи и другие функции. Вставив электроды в те самые «лицевые пятна» в мозгах макак, Цао и коллега Стивен Ле Чанг смогли записать активность 205 нейронов.
Мониторинг оборотов мозга
Демонстрируя 2000 изображений макакам, они обнаружили, что несмотря на то, что каждое лицо было другим, но в сочетании было создано четкое составленное изображение. Чтобы увидеть, что видели эти обезьяны, исследователи разработали алгоритм, который отслеживал обратную связь’связь от лица к мозгу. Исследователи обнаружили, что скорость срабатывания каждой лицевой клетки соответствует отдельным чертам лица вдоль оси. Подобно циферблату, ячейки точно настраиваются на биты информации, которые потом они могут с’єднувати вместе в разных комбинациях, чтобы создать изображение любого лица. «Это было удивительно, – говорит Цао. «Значение каждого циферблата настолько предсказуемы, что мы можем воссоздать лицо, которое видит обезьяна, просто отслеживая электрическую активность его клеток».
Где будет применен исследования
Это открытие может помочь исследовать, как мозг хранит воспоминания о личных изображениях и ассоциирует их с конкретными людьми. Предыдущие работы ученых из Алленского института мозговые наук идентифицировали отдельные клетки в гиппокампе – центра пам’для мозга, ответственного за запом’ятовування лиц людей – так называемые «клетки Дженнифер Энистон».
«Работа Цао дает первую конкретную гипотезу о том, как реакция клеток лица в коре может быть использована клетками в гиппокампе, чтобы сформировать воспоминания о людях, которых мы видели раньше», – сказал Уэли Рутішаузер из Медицинского центра Cedars-Sinai.
Исследование также могло бы дать представление о том, как мозг формирует и другие образы: «В нашей работе предполагается, что другие о’объекты могут быть закодированы аналогичными системами метрических координат», – пишут авторы.
Еще одно потенциальное применение информации о том, как мозг обрабатывает воспоминания о лица людей, будет заключаться в разработке методов лечения заболеваний, пов’связанных с пам’памятью, таких как болезнь Альцгеймера. Приложения могут распространяться не только на людей: такая работа также может помочь улучшить способности распознавания образов и искусственных нейронных сетей.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
