是誰，只看臉萨驶？| 面孔識(shí)別區(qū)

神經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)歉摧，在人的太陽(yáng)穴下方的腦區(qū)（科學(xué)家管它叫顳葉），有幾個(gè)藍(lán)莓大小的區(qū)域 腔呜，是專門用來識(shí)別人臉的叁温。神經(jīng)科學(xué)家管這些區(qū)域叫面孔識(shí)別區(qū)（face patches）。但是無論是對(duì)人類大腦進(jìn)行掃描還是給病人植入電極核畴，都不能解釋面孔識(shí)別區(qū)里的神經(jīng)細(xì)胞具體是怎么工作的膝但。

不過最近心理學(xué)家們對(duì)于這個(gè)問題的認(rèn)識(shí)終于有了比較大的突破。

加州理工大學(xué)的華人女生物學(xué)家曹穎（Doris Tsao） 和他的同事們通過研究谤草，終于破譯了靈長(zhǎng)類動(dòng)物面孔識(shí)別區(qū)的神經(jīng)元的編碼方式跟束。他們記錄了獼猴的腦圖像和面孔識(shí)別區(qū)里單個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞的放電頻率和面部特征是一一對(duì)應(yīng)的咖刃。由于人類由猴子進(jìn)化而來泳炉，我們能推測(cè)，人腦進(jìn)行人臉識(shí)別的方式也是類似的嚎杨。

就好比電話撥號(hào)鍵盤上每個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)一個(gè)音符一樣花鹅，每個(gè)神經(jīng)元發(fā)放的電信號(hào)能跟一個(gè)面孔信息相對(duì)應(yīng)。不同的撥號(hào)按鍵相組合能撥出所有的電話號(hào)碼枫浙，相似地呐缸，不同的神經(jīng)元相組合，也能呈現(xiàn)你看到的所有面孔尼缨。這樣一來疫谱，只需要檢測(cè)猴子的面部識(shí)別細(xì)胞的放電活動(dòng)，就能重建猴子所看見的那張臉的模樣综货。

一個(gè)細(xì)胞看一張臉嚣惭？No！

之前的研究已經(jīng)顯示了某些大腦區(qū)域只與人臉識(shí)別有關(guān)螃势。在21世紀(jì)初罕擒，當(dāng)曹穎還是哈佛醫(yī)學(xué)院的博士后研究員時(shí)，她和電生理學(xué)家Winrich Freiwald的研究表明，每當(dāng)猴子看到一張臉的照片時(shí)氧液，它大腦中面孔識(shí)別區(qū)中的神經(jīng)元就會(huì)發(fā)出電子信號(hào)跟媚，而這些面孔識(shí)別區(qū)對(duì)其他圖像（比如蔬菜、收音機(jī)或者其他身體部位的圖像）幾乎沒有任何反應(yīng)沧仿。其他實(shí)驗(yàn)表明箍秧，面孔識(shí)別區(qū)的神經(jīng)元也可以區(qū)分不一樣的面孔，甚至卡通人物的臉也是如此馁筐。

2005年涂召，英國(guó)萊斯特大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Rodrigo Quian Quiroga做了一系列非常著名的研究。他發(fā)現(xiàn)眯漩，人腦的海馬區(qū)域中有一個(gè)固定的腦細(xì)胞芹扭，它在看到《老友記》女主角瑞秋（演員Jennifer Aniston）的照片時(shí)就非常激動(dòng)。于是赦抖，這個(gè)細(xì)胞就被命名為Jennifer Aniston的神經(jīng)細(xì)胞舱卡。這事兒可比命名小行星要酷多了！

此外队萤，在顳葉的其他區(qū)域也發(fā)現(xiàn)了類似的反應(yīng)轮锥。當(dāng)時(shí)流行的理論認(rèn)為，面部識(shí)別區(qū)域的每個(gè)神經(jīng)元都對(duì)幾個(gè)特定的人物敏感要尔。但曹穎的最近的研究表明舍杜，那種理論可能是錯(cuò)誤的≌栽“她已經(jīng)證明面孔識(shí)別區(qū)域中的神經(jīng)元根本不會(huì)編碼整張人臉既绩，而是有分工地編碼特定特征，”Quian Quiroga說膘掀，“而這殿腺，完全改變了我們對(duì)面孔識(shí)別的理解〖惹悖”也就是說瓮窑，我們不可能再有神經(jīng)細(xì)胞署名權(quán)的機(jī)會(huì)了。

分工明確的神經(jīng)細(xì)胞們

為了破譯細(xì)胞如何進(jìn)行人臉識(shí)別队屋，研究人員生成了2000張人類大頭照拱屈，其中包括50個(gè)特征：面部輪廓形狀、兩眼間的距離卵手、膚色等等鸦贩。他們給兩只猴子看2000張大頭照，同時(shí)記錄了它們大腦中三個(gè)不同的面孔識(shí)別區(qū)中每個(gè)神經(jīng)元的電信號(hào)诫列。

研究人員發(fā)現(xiàn)盆战，每個(gè)神經(jīng)元只對(duì)一個(gè)特征做出反應(yīng)粗排。它不是對(duì)臉的整體進(jìn)行編碼绎彪，而是將人臉劃分為更小的區(qū)域诈火，比如眉毛、眼睛状答、嘴冷守。不同的細(xì)胞編碼特定的特征。

比如這個(gè)細(xì)胞編碼發(fā)際線的高度惊科，是光頭還是地中海拍摇；而那個(gè)細(xì)胞編碼頭發(fā)的顏色，是瀟灑的金發(fā)還是濃郁的黑發(fā)馆截。此外充活，不同的面孔識(shí)別區(qū)中的神經(jīng)元負(fù)責(zé)處理不同的信息。像工廠的工人一樣蜡娶，每個(gè)面部識(shí)別小區(qū)都有不同的工作混卵，互相協(xié)作，搭建出一張完整的臉窖张。

一旦研究者們知道每個(gè)面孔識(shí)別區(qū)是如何分工的幕随，他們就可以預(yù)測(cè)神經(jīng)元對(duì)一個(gè)全新的面孔的反應(yīng)。

他們開發(fā)了一種數(shù)學(xué)算法宿接，把不同神經(jīng)元的放電模式翻譯成了不同的面部特征赘淮。 為了證明自己的翻譯系統(tǒng)是好用的，他們向猴子展示了一張以前沒見過的人臉圖像醇盏，并記錄下猴子的面孔識(shí)別神經(jīng)元的反應(yīng)腔族。使用算法把神經(jīng)元活動(dòng)翻譯成一張人臉，再和真實(shí)呈現(xiàn)給猴子的臉進(jìn)行對(duì)比秘乍。你會(huì)發(fā)現(xiàn)羽折，這兩張臉驚人地相似，幾乎是一模一樣的比端。

205個(gè)細(xì)胞可以展現(xiàn)出十億張臉

曹穎說墅波，更令人驚訝的是，研究人員只需要讀取相對(duì)較小的一組神經(jīng)元的活動(dòng)數(shù)據(jù)侵念，就能重新建構(gòu)出猴子所看到的面孔帚棚。準(zhǔn)確來說，只需要記錄205個(gè)細(xì)胞捎虚，其中106個(gè)來自于一個(gè)面孔識(shí)別小區(qū)兆性，99個(gè)來自另一個(gè)面孔識(shí)別小區(qū)，就足夠了泳柴。 “這說明了這種基于特征的神經(jīng)編碼是多么緊湊和高效赋荆，”她說笋妥。 這也可以解釋為什么我們不需要十億個(gè)的神經(jīng)細(xì)胞，就能擁有區(qū)分十億張不同人臉的能力窄潭。

最近發(fā)表在頂級(jí)科學(xué)期刊Cell上的fMRI研究表明春宣，在人類大腦中也發(fā)現(xiàn)了面孔識(shí)別區(qū)發(fā)出的類似反應(yīng)，可見人類大腦的面部識(shí)別機(jī)制與猴子有一定的相似之處嫉你。這項(xiàng)研究或許能為科學(xué)家研究人類人臉識(shí)別以一定的啟迪月帝。不過，人類的面孔識(shí)別區(qū)細(xì)胞的數(shù)量可能會(huì)有所不同幽污。

我們不想只看臉

我們現(xiàn)在知道嚷辅，人臉識(shí)別區(qū)的某些細(xì)胞看鼻子，某些細(xì)胞看嘴距误，整合出一張你熟悉的臉簸搞。但是，我們是怎么看出這張臉是男是女准潭、是老是少趁俊？怎么看出來這是中國(guó)人還是韓國(guó)人、是非洲人還是曬黑了的白人怀程？認(rèn)出TA的臉后袁挟，你又是怎么叫出TA的名字的呢？放心遣备，科學(xué)家們?cè)谔剿鞯牡缆飞蠌奈粗共骄姓ぃ幸惶欤麄儠?huì)告訴我們的休贴。

此外角涯，我們不想只看臉。大腦對(duì)臉的識(shí)別機(jī)制钥陪，還能夠擴(kuò)展到對(duì)所有物體的識(shí)別上腻区。

等技術(shù)再發(fā)達(dá)一點(diǎn)，就能通過看你的腦活動(dòng)螟扮，來判斷出你到底是不是還在想前女友了份良。

圖片來源：圖蟲創(chuàng)意