科學網—研究解密面孔如何在大腦中編碼

2021-01-09 科學網

 

圖片來源：John Lamb/Getty

本報訊 當你看人臉照片時，大腦會立刻識別出照片上的人是誰，或你之前是否見過。近年來，神經學家一直試圖弄清大腦是如何識別和感知人臉的。近日，刊登於《細胞》期刊上的研究顯示，科學家已經了解靈長類動物大腦中的人臉識別編碼系統。

「這個編碼系統非常簡單。」美國加州理工學院生物工程教授Doris Tsao說，「我們發現，當一隻猴子看到一張面孔時，其大腦中僅有205個神經元參與了相關編碼過程。」

在更早的研究中，Tsao團隊使用功能性核子共振成像技術識別了人類和其他靈長類動物大腦中負責識別面孔的區域。他們將這6個位於下顳皮層的區域稱為面孔補丁。進一步研究顯示，這些區域塞滿了特殊的神經細胞。

在新研究中，Tsao及其博士後研究員Steven Le Chang發現，每個面部識別細胞代表了一個多維空間內的特定軸線。研究人員將這個空間稱為面部空間。與紅藍綠光以不同的方式相結合能產生不同的顏色類似，這些軸線以不同方式組合在一起能出現每個可能的面部。

研究人員表示，一張人臉如果可以分解成50個維度，那麼25個維度與形狀有關，例如眼睛之間的距離或髮際線的寬度，而另外25個維度與形狀無關，主要代表外貌特徵，例如膚色和紋理。

Tsao團隊將電極插入獼猴大腦中，記錄了面孔補丁區的面部識別細胞的信號。結果發現，當一個面孔被投攝入50維面部空間內的單個軸線時，每個細胞被成比例激發。

於是，研究人員研發出一種算法，以解碼面部識別的神經響應。結果顯示，獼猴的2個面部補丁區的細胞就足以重建面部—— 一個區域有106個細胞，一個有99個細胞。

據介紹，該成果不僅對神經編碼研究意義重大，還能應用於人工智慧領域。（唐一塵）

《中國科學報》 (2017-06-06 第2版 國際)

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