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大脑为了面孔尽最大努力

时间:2024-01-19 百科知识 版权反馈
【摘要】:在大脑里,进行初步视觉处理后,还有不少针对面孔活跃的神经区域。之后Kanwisher教授做了进一步对比实验,确定这个区域涉及面孔的身份识别:判断“他是谁”就依靠这个区域。当时以Kanwisher教授为首的一群科学家就认为人类在判断面孔的时候会“启用”一些非常特殊的大脑区域进行判断。Haxby与同事扩展了Bruce和Young的研究,并且用翔实的研究成果指出:我们的大脑是通过分布开的不同神经系统识辨面孔。

大脑为了面孔尽最大努力

在了解大脑“眼中”的面孔之前,我们先粗略地了解一下大脑会如何加工我们所看到的面孔。对于面孔的识别,隶属于视觉识别,这要归功于我们大脑内处理面孔的复杂结构。在大脑里,进行初步视觉处理后,还有不少针对面孔活跃的神经区域。

让我们回到1982年,Mishkin(米休金)和Ungerleider(昂格莱德)教授在猴子的脑损伤实验中得到了改变视觉研究的成果。这个结果又称为双通道假设理论,即大脑在处理视觉信息的时候会把信息分成两组分别处理。在视觉刺激被初级视觉皮层分析之后会被分为两束。一束叫作背侧通路(dorsal stream),向上传递到顶叶皮层(靠近头顶的位置);它主要传递视觉刺激的空间方面的信息(where),放在面孔角度就是面孔有什么动态,朝向什么位置,离我们有多远,在说什么话。另一束叫作腹流(ventral stream),向下传递到颞叶皮层(靠近耳朵的那个位置);它主要传递视觉刺激的内容方面信息(what),放在面孔上就是这个人是谁,他是怎么样一个人,他与我们有什么关系。这个划分为科学家指明道路:大脑在处理视觉信息时不是一股脑儿放到“处理中心”分析,而是会根据材料略做划分。而在另一个方面,我们可以发现大脑在识别一张图片时,会有广泛的激活。更不要说是面孔信息了。

图中所示的就是视觉处理的初级阶段。再之后这些分散的信息会被重新整合。这一章着重讲图上过程完结之后大脑做了什么

紫色部分是下颞叶,箭头代表了腹流,关乎“是什么”;绿色部分为后顶叶,箭头代表了背流,关乎“在哪里”。通过这两条通道我们能够理解周围的世界

在这之后,随着技术的提升,我们对于视觉识别的理论了解得越来越清晰:复杂的协同工作帮助我们识别看到的东西。倘若我们观察整个大脑,在做判断时大脑没有什么地方能够闲下来。所以说不要相信一些文学作品中“大脑没有完全利用”的说辞。上述的两束信息流只不过是开始,之后整个大脑会如同点燃的烟火一般完全燃烧起来。(www.xing528.com)

丰富的视觉研究成果(从理论上以及方法上)帮助了人类对于面孔识别的研究:面孔也是一种视觉刺激,那么它会不会也被不同的脑区处理呢?是怎么样处理呢?这就是Bruce和Young两位教授在1986年根据面孔识别中实际的功能差异,把面孔识别划分出的两类:这个人是谁,这个人摆出了什么表情。在他们的观点中,身份判断以及情绪判断有着截然不同的功效,自然不太可能按照同一个处理方式去处理;进一步讲,唇语阅读等内容也应该更靠近于瞬息万变的表情,但是远离万变不离其宗的身份。当时虽然没有充足的脑成像研究,但是他们大胆假设面孔会有不同的区域识别。

在20世纪80年代,猕猴的单电极研究发现了不少有趣的结果。单电极就是把一根电极深入大脑直接“窃听”一个神经的活跃。由于要侵入大脑,此方法往往局限于动物研究。比如说Perret(佩雷)教授发现猕猴的颞叶部分有些细胞只对面孔产生反应,对于车子、房子什么的没兴趣。这一些研究被科学界采纳:大脑的确对于面孔比较特殊,甚至进化出专门用于面孔识别的区域。不过猴子再和人类相似,我们也不能把猴脑的研究成果直接搬到人脑上,哪怕结构相似,很多细节之处复杂的差异也会导致不一样的结果。

到了1997年,马萨诸塞理工学院的Kanwisher教授在人脑中发现了一些不一样的东西:梭状回面孔区(Fusiform Face Area,简称FFA)。此区域也在人脑的颞叶,位置偏下,需要从下往上看才能看清楚。这个区域在人察觉到人脸的时候就有频率稳定的活跃。之后Kanwisher教授做了进一步对比实验,确定这个区域涉及面孔的身份识别:判断“他是谁”就依靠这个区域。返回去看,这个区域的失调也是面孔失认症的源头。同时,在20世纪末,不少学者也发现判断面孔的一些细节的时候也会动用不同的脑区,比如说杏仁核(amygdala)、脑岛、颞上沟等等。当时以Kanwisher教授为首的一群科学家就认为人类在判断面孔的时候会“启用”一些非常特殊的大脑区域进行判断。

不过这个假说很快为Haxby的新模型所吸收包含,最终成为现在广受使用的神经模型假说(distributed neural system)。2000年,Haxby(哈克斯比)、Hoffman(霍夫曼)以及Gobbini(戈比尼)三位科学家总结神经科学的研究成果,在Bruce和Young的功能模型基础上提出了基于神经系统模型。Haxby与同事扩展了Bruce和Young的研究,并且用翔实的研究成果指出:我们的大脑是通过分布开的不同神经系统识辨面孔。这个模型与Kanwisher教授的“特殊”模块处理面孔的假设并不矛盾,应当说互为补充。在下一节我会细细介绍这个假说。

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