研究解密面孔在大脑中的编码

图片来源：John Lamb/Getty

当你看人面照片时，大脑会立刻识别出照片上的人是谁，或你之前是否见过。近年来，神经学家一直试图弄清大脑是如何识别和感知人脸的。近日，刊登于《细胞》期刊上的研究显示，科学家已经了解灵长类动物大脑中的人脸识别编码系统。

“我们发现，这个编码系统非常简单。”美国加州理工学院生物工程教授Doris Tsao说，“我们发现，当一只猴子看到一张面孔时，其大脑中仅有205个神经元参与了相关编码过程。”

在更早的研究中，Tsao团队使用功能性核子共振成像技术识别了人类和其他灵长类动物大脑中负责识别面孔的区域。他们将这6个位于下颞皮层的区域称为面孔补丁。进一步研究显示，这些区域塞满了特殊的神经细胞。

在新研究中，Tsao及其博士后研究员Steven Le Chang发现，每个面部识别细胞代表了一个多维空间内的特定轴线。研究人员将这个空间称为面部空间。与红蓝绿光以不同的方式相结合能产生不同的颜色类似，这些轴线以不同方式组合在一起能出现每个可能的面部。

研究人员表示，一张人脸如果可以分解成50个维度。那么25维与形状有关，例如眼睛之间的距离或发际线的宽度，而另外25维与形状无关，主要代表外貌特征，例如肤色和纹理。

Tsao团队将电极插入猕猴大脑中，记录了面孔补丁区的面部识别细胞的信号。结果发现，当一个面孔被投摄入50维面部空间内的单个轴线时，每个细胞被成比例激发。

于是，研究人员研发出一种算法，以解码面部识别的神经响应。结果显示，猕猴的2个面部补丁区的细胞就足以重建面部—— 一个区域有106个细胞，一个有99个。

据介绍，该成果不仅对神经编码研究意义重大，还能应用于人工智能领域。