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                “好像在哪见过你”现在有了科学解释,一群脑细胞帮你回忆那张脸

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                " 好像在哪见过你 " 现在有了科学解释,一群脑细胞帮你回忆那张脸 | Science

                见到某张熟悉的脸,脑中先是ㄨ响起了 " 我好像在哪见过你 " 的旋律。

                下一秒,大脑就把与这张脸有关的各种记忆和感情都塞了过来。

                能将人脸视卐觉信息相关的记忆和情感关联起来,这肯定是某种神秘的脑细胞干的。

                听上去像是句众所周知的废话。

                但实际上,全Ψ 世界的神经科学家⌒ 们从上世纪 60 年代开始找♂,找了半个多世纪,都没能◤发现这种 " 人脸记忆细々胞 " 的踪迹。

                今天,终于有一群研究者们拿出了正确答案。

                他们找到的,并不是某一种脑细胞

                而是大脑某片特定区域⊙中的所有细胞!

                该项研究已登上 Science 从「祖母细胞」开始的探索

                神经科学家们 60 多年的探〖索,开始于 1968 年的祖母细胞假说。

                这一学说认为,当你看到、听到、或想到你的祖母的脸时①①,大脑某处的一个神经元就会 " 叮 " 的一声亮起来。

                也就是说,你所熟『悉的每一张脸,在大脑中都有一个对应的 " 专属神【经元 "。

                只要通过这一神经元,人脸的视觉信息就能转化成对人脸身份识别,以及与之相关的记忆和感情。

                但这种一对一的人脸记忆模式能编码的信息显然是有限的,这并○不符合实际。

                更何况祖母细胞自提出以来就一直在找,但一直没找到……

                后来还有一↓些类似的假说细胞,但也只停留在 " 假说 " 阶段而已(因为都没找到)。

                而对这些假说细胞的寻□找,主要就集中在大脑的(ni è)(Temporal Pole)区:

                这是大脑〖中一个负责长期记忆、语言理解和情感联想的区域。

                虽然在这里并没有找到所谓的 " 人脸记忆细胞 ",但随着不断的搜寻,科学家们还是发现了越来越多¤与人脸识别 / 记忆关联紧密的子区域。

                于是,神经科学家 Freiwald 和他的同事们重新将目光投向了颞极。

                并重点选择了 TP 和 AM 两个子区域◣进行实验:

                和前人一样,Freiwald 团队并没有发■现某一个吞入人脸信息就能吐出记忆与情感的神奇细胞。

                但他们发现了一群

                只要看到祖母,就会有一大群神①经元不断点亮。

                这里有一片「祖母脸区」

                恒河猴,你怎么看?

                所以是怎么ㄨ实验的?

                研究人员决定让两只恒河猴来看一看。

                恒河猴右半脑图像

                看什么呢?

                包括人脸、猴脸、身体、物体、灰色背景五类图像在』内的 205 张图像集。

                而每一类中还分别包含了猴子熟悉和不♂熟悉的图片。

                研究人员想知道,大脑中这两个区域对脸部信息,尤其是对熟悉脸部信息的视觉反应性如何。

                通过功能性磁共振成像(FMRI),可以看到 TP 区细胞只※对熟悉猴脸产生视觉反▓应:

                而在同时面对人脸和猴脸时,比起 AM 区,TP 区域细▂胞还会对熟悉猴脸展现出更强的视觉选择偏向性

                看起来,这个 TP 区域确实与人脸视觉存在着某种关系

                但人类对面部的识别或记忆,常常面临着更加复杂的情况。

                假如我今天碰到了熟悉的基】友和陌生的邻居,明天又碰到了熟悉的男(女)神和陌生的前任呢?

                只有面对新数据集也能重新响应的细胞才是真正的 " 人脸记忆细胞 "!

                于是,研究人员为猴儿们更换了一组同时包含熟悉与陌生图片的新数据集

                结果是,即使让两个区域中的细胞都从一个特定的可见度阈值开始重新响应,它们◥也都发生了视觉反应:

                并且,在将细胞突发反应拟合为一个函数后,两个区域的函■数还存在差异:

                虽然都对熟悉面孔和不熟悉的面孔作出了非线性的视觉反应,但 TP 区域中对熟悉面孔的非线性反应更高

                好,社交圈庞大的现充情况考虑完了。

                还有□五米之外人畜不分的广大近视人群呢?

                高斯模糊,走你!

                而面对经过模糊处理的图像,AM 区域细胞根本就没有发生视觉反应。

                只有 TP 区域的细胞对熟悉面孔产生了非线性的视觉反应:

                最后,再来试试从部分特征识别和记忆人脸的能力。

                毕∮竟对人类来说,如果是非常熟悉的人,就算只看脸型或部分五官也能认得出来。

                因此,研究人员将完整的面部分割成不同的特征:比如包含脸部轮廓的外部脸、仅包含内部◣特征、其他五官。

                而在这种情况下,TP 区域细胞依旧表现出了非常强的视觉反应:

                通过上面这些实验,可以看到 TP 区域中的细胞整体呈现出三个特点:

                对熟悉的◣脸表现出视觉反应

                对熟练的脸进行分类和单独编码

                拥有人脸识别的▲关键功能

                那么 AM 区域就没用了?

                不。

                Freiwald 团队认为 AM 区域可能会通过短延迟细胞群集向 TP 区域提供面部识别信息

                即负责 " 初见 "。

                而对于 " 再见 ",即我们所说的 " 熟悉感 " 的由来,就要由 TP 区域来对熟』悉脸部产生视觉反应,并存储脸部信息的长期语义了。

                所以,研究人员认为 TP 和 AM 两个区域在功能和结构上或许是平行运行,且互相协作的。

                简单来说,就是接收到脸部视觉信息的输入后,两个区域中的无数神经元构成的网络就开始互相作用

                而由于颞极传递并处理脸部信息的速度惊人,所以可▓能只是一瞬间,就产生了输出

                即输入脸部信息所对应的身份㊣  ID、相关的记忆视频、抽象的情绪感觉。

                就像我们看到一个人,就能瞬间辨认他的身份▽,并想起与他相关记忆●和感情一样。

                现在知道什么叫做真正的神经网络了吧。

                有什么用?

                首先,脸盲患者可能有救了。

                论文作者 Freiwald 表示:

                脸盲可能导致患者的神经衰弱,因为在最糟糕的情况下,他们甚至认不出近亲。一些脸盲症患者会同时患有抑㊣郁症。而我们的这一发现或〓许对治疗脸盲症具有临床意义。

                而且,如果熟悉的同种脸部记忆被储存在颞极的一个小区域里,那么附近很可能还◥存在其他具有类似特异性的模块。

                更复杂的知识系统,例如个人与他们的社会关系,就有可能建立在这些模块上。

                这样,对于颞极受损之后导致的失认症(如失语、失读、失听),这项研究或许提供了一条研究思路。

                团队介绍

                此项研究的四位作者全部来自美国洛克↑菲勒大学。

                这是一所世界顶尖的生物医学教育研究中心,也是世界上人均诺贝尔奖获得者数最多的研究机构(只招收博士生)。

                通讯作者 Winrich A. Freiwald,同时也∩是该校神经系统实验室的教授。

                他还曾在麻省理工学院、麻省总医院、哈佛医学院等研究院从事博士后研究。

                Sofia M. Landi,同样也是华盛顿大学博士后◥机构的研究人员,致力于研究人》脑的记忆机制。

                Pooja Viswanathan,该校神经系统实验室的博士后研究员。

                最后一位研究☆员 Stephen Serene,是该校的学生。

                论文地址:

                https://science.sciencemag.org/content/early/2021/06/30/science.abi6671

                参考链接:

                [ 1 ] https://medicalxpress.com/news/2021-07-scientists-class-memory-cells-brain.html

                [ 2 ] https://www.dw.com/en/dont-i-know-you-new-memory-cells-found-in-brain/a-58125742