科學(xué)家在靈長類動物的大腦中發(fā)現(xiàn)了面部檢測電路

靈長類動物可以通過新發(fā)現(xiàn)的大腦回路以驚人的速度從眼角檢測到人臉。

腦部掃描顯示，當(dāng)恒河猴（獼猴穆拉塔）在它們的周邊視覺中捕捉到一些東西，模糊的混亂在不到 40 毫秒的時間內(nèi)被歸類為面部或物體，甚至在動物將目光轉(zhuǎn)向之前獲得適當(dāng)?shù)摹⒂斜鎰e力的眼神。

信息的快速傳輸是通過一種進(jìn)化上古老的“捷徑”發(fā)生的，這種“捷徑”被稱為上丘，它從眼睛傳播到視覺皮層的早期部分，然后傳播到中腦的一部分。該回路與大腦中識別熟悉面孔的部分不同，后者涉及一個更長的回路，該回路流經(jīng)靈長類動物視覺皮層的“年輕”部分。

例如，人類的大腦可以認(rèn)識熟悉的面孔在他們首次出現(xiàn)后大約 380 毫秒出現(xiàn)在他們的視野中心，這比他們能夠檢測到不熟悉的面孔快大約 80 毫秒。

較短的電路花費的時間更少，但只能檢測到漂浮在外圍的類似面部的東西。

雖然研究人員不確定上丘中的神經(jīng)元在人類中的作用是否與在獼猴中的作用相同，他們是已知讓年幼的人類兒童能夠跟隨面孔并對情緒刺激做出反應(yīng)。

“這個新發(fā)現(xiàn)的電路解釋了我們?nèi)绾文軌蚩焖贆z測和觀察面部，即使它們首先出現(xiàn)在視力較差的周邊視野中，”解釋美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的神經(jīng)科學(xué)家理查德·克勞茲利斯（Richard Krauzlis）。

“這個回路可能是聚焦面孔的東西，幫助大腦學(xué)會識別個體并理解復(fù)雜的面部表情，幫助我們獲得重要的社交互動技能。

在實驗中，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的研究人員掃描了兩只獼猴的大腦，以觀察當(dāng)動物看到猴子的臉部，人臉，身體，手，水果或蔬菜或人造物體的圖像時，哪些神經(jīng)元被激活。

這些圖像被放置在猴子的中央視野之外，因此無法通過已知的面部識別大腦回路清楚地看到它們。

最終，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的研究小組計算了上丘的140個神經(jīng)元，這些神經(jīng)元對外圍其他猴子的面部反應(yīng)最強烈。

當(dāng)結(jié)果合并時，研究小組發(fā)現(xiàn)，兩只猴子都可以在顯示圖像后僅30毫秒內(nèi)區(qū)分面孔和非面孔。到 50 毫秒時，這種辨別力的準(zhǔn)確率達(dá)到了 80%，而在 90 毫秒時，準(zhǔn)確率達(dá)到了 92% 的峰值。

相比之下，兩只猴子的上丘區(qū)分有生命和無生命的物體的準(zhǔn)確率只有75%，大約在圖像顯示后65毫秒。

對物體反應(yīng)較慢表明，需要更高階的皮質(zhì)區(qū)域來有意識地理解眼睛所看到的東西。另一方面，看起來像屬于臉部的特征繞過了更長的路線，并立即觸發(fā)中腦中的神經(jīng)元。

這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋為什么新生兒仍然注視著面孔，盡管他們的視覺皮層還沒有形成“面孔斑塊”——專門用于檢測面孔的神經(jīng)元集合——或者為每一張熟悉的面孔編碼信息的獨特神經(jīng)元模式。

新發(fā)現(xiàn)的回路也有助于解釋為什么一些靈長類動物以太快的速度將自己定向到其他面孔，以至于無法用它們的補丁神經(jīng)元來解釋，這些補丁神經(jīng)元承擔(dān)著“較慢但更精細(xì)的面部辨別?！?/span>

美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的研究人員現(xiàn)在想調(diào)查人類是否存在同樣的面部偏好回路。

“我們相信，這種面部偏好回路實際上可能會推動大腦更高級的面部識別過程的發(fā)展。說克勞茲利斯。

“如果是這樣，那么上丘中這種面部偏好的缺陷可能會在以下方面發(fā)揮作用孤獨癥."

該研究發(fā)表在神經(jīng)元.

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