面部如何反映在神经活动中

时间：2022-05-19 00:32:24 来源：网络整理

“我认识他!”研究人员发现，基于一种令人惊讶的直截了当的原则来识别面部的能力。因此，已知的面部在人类和其他灵长类动物中被编码为存储在大脑的特定神经元中的参数的模式。使用活动模式，研究人员甚至能够在计算机上重建面部，在屏幕上查看猴子。研究人员说，这些结果不仅从生物学的角度来看是令人兴奋的，而且还有可能发展人工智能系统。

面部如何反映在神经活动中

“这是我母亲的一张照片......这显示了我的邻居......这张脸对我来说并不熟悉”。人类和他的家庭的代表 - 灵长类动物 - 可以区分非常好的面孔与熟人和未知的人。一段时间以来，神经科学家正试图从技术的帕萨迪纳加州理工学院多丽丝曹氏找出我们的大脑如何识别脸部，商店，然后再次分配。

通过对人类和其他灵长类动物进行功能性磁共振成像的脑部扫描，研究小组在之前的研究中发现了六个负责识别面部的大脑区域。他们将这些区域指定在大脑视野的颞下皮质中。进一步的研究表明，这些区域包含特殊的神经细胞，这些神经细胞在观察面部时特别活跃，但在看不到其他物体时则不然。研究人员称这些神经元为面部细胞。

面部如何反映在神经活动中

以前，人们认为面部编码始终是大脑中特定的神经细胞。但老曹和她的同事们的发现这样做是相当不可能的：“原则上，我们可以看到数十亿人，但我们没有几十亿个细胞在面部颞叶皮层。所以必须有另一个系统，“Tsao谈到了当前研究的背景。

研究人员对猕猴进行了调查，这些猕猴呈现了面部图像，同时通过细电极记录了他们在大脑中的面部细胞活动。起初它发现，在看到非常不同的面部时，某些单个神经元的神经冲动保持不变。结果表明，面部细胞不是对特定面部进行编码，而是在多维空间内仅表示一定量的空间信息。“我们完全感到惊讶 - 我们一直认为面部细胞更复杂，但事实证明，每个面部细胞只捕捉视觉空间中特定方面的距离，并且对其他功能视而不见，”曹说。

该系统在面部识别或面部信息以将它们与光比较存储的功能：以类似的方式，以红色，蓝色和绿色波长的不同组合得到不同的色调，的脸部细胞的信息的组合可以编码各种面。

对面孔技术认可的启示

根据他们的发现，研究人员随后开发了一种计算机算法，可以解码实验猴脑中神经元反应的面部。换句话说，他们向动物展示了任何新面孔，并通过大脑中的电极记录了面部细胞的活动。从这些数据中，算法能够重建看到的面部，非常精确：猴子看到的照片和用算法重建的面部非常相似。研究人员报告说，这只需要大约200个面部细胞的信息。“据说这张照片胜过千言万语，”曹说。“在这种情况下，它说：一张脸值约200个神经元。”

她的同事Steven Le Chang说：“尽管处理面部表情涉及许多细节步骤，但面部细胞编码的基本概念却令人惊讶地直截了当。这表明其他视觉印象由类似的编码系统处理。“根据神经科学家的说法，这些研究结果的重要性超出了神经科学的范畴：“该系统可以激发新的机器学习算法用于面部识别，”Tsao说。

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