К списку статей

Благодаря новому исследованию выяснилось, что мозг обезьяны создает изображение человеческого лица, постепенно собирая его по кусочкам. Принципы, по которым он распознает лица, основывается не на действии групп нервных клеток, нацеленных на конкретные лица (как считалось ранее), а на совокупность около 200 клеток, которые ориентируются на разные наборы характеристик лица. Собранная воедино информация, предоставляемая каждой нервной клеткой, позволяет мозгу определять любое лицо.

До этого момента главным объяснением распознавания лиц приматами было то, что отдельные нервные клетки (нейроны) восприимчивы к определенным типам лиц. Такая система может работать для нескольких десятков человек, с которыми вы постоянно контактируете. Однако распознавание других людей, которых мы видим не так часто, требует работы уже большего числа нейронов.

Дорис Тсао, нейробиолог из Caltech, и ее соавтор Ле Чан применили статистический анализ для определения 50 переменных , которые учитывали самые главные отличия между 200 фотографиями лиц. Эти переменные представляли сложные изменения в лицах, например, увеличение роста волос, ширины лица и размера глаз. Исследователи превратили переменные в 50-мерное "лицевое пространство", где каждое лицо было точкой и каждое измерение было осью, по которой изменялся набор признаков.

Далее ученые выделили 2 000 лиц из этого "пространства", каждое из которых было привязано к определенным координатам. Проецируя лица по одному на экране перед двумя макаками, команда фиксировала активность у отдельных нейронов в височной доли мозга. В сумме записи охватывали активность 205 нейронов.

Каждый нейрон был настроен на одну из 50 ранее идентифицированных осей, выяснили в ходе исследования Тсао и Чан. Скорость, с которой каждая клетка передавала электрические сигналы была пропорциональна позиции координаты лица вдоль оси. Например, клетка, относящаяся к оси с измененными шириной носа и размером глаз, не реагировала на изменения формы губ. Сложение всех особенностей, учитываемых каждой клеткой, дает полную картину увиденного лица. Подобно тому, как компьютер создает все свои полноцветные изображения, смешивая красный, зеленый и синий цвета в различных пропорциях, система координат позволяет мозгу "рисовать" любое лицо.

"Это было полной неожиданностью," — комментирует исследование Тсао. Даже когда лица были повернуты в профиль, клетки по-прежнему реагировали на те же отличительные черты. Ученым удалось воссоздать весь этот процесс в обратной последовательности при помощи алгоритма. Когда они загрузили шаблоны активности 205 нейронов, компьютер показал изображение, которое выглядело точно так же как и то, что демонстрировали макакам.

Но стоит заметить, что в других областях мозга нейроны не используют эту систему координат. В 2005 году Кирога обнаружил отдельные нейроны в гиппокампе — части мозга, ответственной за память, — настроенные на конкретных людей. Он выяснил, что, например, отдельный нейрон реагирует на фотографию Дженнифер Энистон или концептуально связанные образы (ее имя или изображение ее подруги).

Результаты нового исследования хорошо вписываются в эту картину. Тсао сравнила созданную систему с GPS для идентификации лиц. Ячейки как бы кодируют координаты, которые вы можете использовать как угодно. В том числе можно создать определенную поисковую таблицу, которая будет связывать координаты с конкретными личностями. Когда мы запоминаем вещи, то можем забыть какие-либо детали, но помним основную информацию. Однако для того, чтобы распознавать лица, особенно незнакомые, детали становятся важными.

https://www.sciencenews.org/article/brains-encode-faces-piece-piece