面部识别的神经机制

　　人类早就演化出了识别并记忆不同面孔的能力。我们能在拥挤的餐厅或热闹的大街上一眼认出朋友的面孔。只需一瞥就知道一个人兴奋还是愤怒，高兴还是难过。

　　脑成像研究发现，大脑颞叶（位于太阳穴下方）有一些蓝莓大小的区域专门负责面部识别。神经科学家称这些区域为“面部识别块”（face patches）。然而，不管是对病人进行大脑扫描，还是植入电极进行临床研究，都无法准确解释这些区域的细胞是如何工作的。

　　现在，通过运用大脑成像和单神经元记录（single-neuron recording）技术对恒河猴进行研究，加州理工学院的生物学家曹颖（Doris Tsao）和同事终于破解了灵长类动物面部识别的神经机制。研究人员搞清楚了“面部识别块”中每个神经元对某一特定面部特征进行编码时产生的电信号的特征。就像电话的拨号盘一样，这些细胞会对外界信息作出响应，以不同的方式组合，在大脑中产生灵长类动物看到的每张面孔的图像。曹颖说：“这太令人兴奋了。拨号盘上每个‘按键’的值都是可以预测的，因此直接追踪面部识别细胞的电活性，我们就能重建出恒河猴看到的面孔。”

　　图中绿域即为颞叶。其实，在早前的研究中，科学家已经初步发现大脑中“面部识别块”的特殊功能。本世纪初，曹颖还是哈佛大学医学院的博士后研究员时，她和电生理学家（electrophysiologist）温里奇·弗赖瓦尔德（Winrich Freiwald）就发现，每当猴子看到一张脸部照片，“面部识别块”中的神经元就会产生电信号。不过，这些细胞对其他事物（如蔬菜、收音机或身体非面部部位）的照片却几乎没有反应。另一些实验则表明，这些区域的神经元能够识别不同的脸孔，即便是卡通人物。在2005年一个著名的以人为研究对象的试验中，神经科学家罗德里格·奎安·基罗加（Rodrigo Quian Quiroga，目前就职于英国莱斯特大学，未参与上述新研究）发现，演员珍妮弗·安妮斯顿（Jennifer Aniston）的照片可以激发海马区的一个独立的神经元，也就是所谓的“珍妮弗·安妮斯顿神经元”（Jennifer Aniston neuron）。奎安·基罗加说，颞叶其他地方的神经元也可能出现相似的现象，学界的主流观点认为，“面部识别块”中的某一神经元只对某几个特定的人敏感。但曹颖最近的研究表明，这个观点可能是错误的。奎安·基罗加说：“曹颖已经证明，‘面部识别块’的神经元对应的并不是特定的人，它们编码的只是某些面部特征。这完全颠覆了我们对面部识别的理解。”