Cell发布面部识别研究的里程碑成果

【字体: 时间:2017年06月05日 来源:生物通

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  科学家们认为是个体神经元复杂区分每个面孔。但是来自加州理工学院的研究人员发现,对于猕猴来说并不是这样,它们的大脑采用的是一种组合方式来进行面部识别,其中每个面部识别的神经元对面部特定特征做出反应。

  

猕猴看到的真实面孔,以及根据猕猴正在观看面孔时记录下来的205个神经元的电活动重建出来的面孔

生物通报道:科学家们认为是个体神经元复杂区分每个面孔。但是来自加州理工学院的研究人员发现,对于猕猴来说并不是这样,它们的大脑采用的是一种组合方式来进行面部识别,其中每个面部识别的神经元对面部特定特征做出反应。

通过定义这个组合代码,科学家们就能观察神经活动,重建面孔。这一研究公布在6月1日的Cell杂志上,文章的通讯作者之一是加州理工学院Doris Tsao博士,她表示“之前人们认为神经元能编码具体点功能。但是神经元执行的是一些更为抽象的工作。每个神经元都能投射不同的轴。这很简单,从数学上来说非常优美。”

Tsao和博士后Steven Le Chang利用一个在线面部数据库,创建了一个具有50个维度的“面部空间”,其中一半对应于面部外观特征,如皮肤纹理,另一半对应一些形状特征,如眼睛高度和面宽。他们用这个工具画出了2000个随机面孔。

然后,研究人员开始分析两只猕猴看到随机面部时,下颞皮质面部应答神经元中记录的电生理记录。每个面孔神经元都被脸部空间中的某些维度启动,有些则完全没有应答。研究人员发现一些面部神经元对面部形状尺寸的反应更加敏感,而另一些神经元则会被面部外观轴激活。

由此,“我们发现了一个简单的代码,可以用来重建猕猴看到面孔后,使用数百个神经元产生反应的脸,”Chang说,“我们也可以使用这个代码预测神经元对面部的反应。”

多伦多大学的认知科学家Adrian Nestor点评道,“这是一个非常有用的论文,可以被认为是面部识别研究的里程碑。之后还有更多的工作可以做,比如新的刺激会产生什么结果。目前很多研究都集中在面孔上,因为我们已经非常了解面孔,这个区域的刺激相对较少。但是这项工作不知道未来能在对象识别,场景识别,世界认知产生多大的作用?”

Tsao和Chang也认为下一步应该进行大脑如何识别其它物体的研究。他们也希望能深入研究对面部识别的其它方面(例如表情)以及记忆和想象力如何激活这一代码。

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(生物通:万纹)

原文检索:

L. Chang and D.Y. Tsao, “The code for facial identity in the primate brain,” Cell, doi:10.1016/ j.cell.2017.05.011, 2017.

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