科學家在靈長類動物的大腦中發現了面部檢測電路

靈長類動物可以通過新發現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 毫秒的時間內被歸類為面部或物體，甚至在動物將目光轉向之前獲得適當的、有辨別力的眼神。

信息的快速傳輸是通過一種進化上古老的“捷徑”發生的，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，該回路流經靈長類動物視覺皮層的“年輕”部分。

例如，人類的大腦可以認識熟悉的面孔在他們首次出現后大約 380 毫秒出現在他們的視野中心，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。

“這個新發現的電路解釋了我們如何能夠快速檢測和觀察面部，即使它們首先出現在視力較差的周邊視野中，”解釋美國國立衛生研究院（NIH）的神經科學家理查德·克勞茲利斯（Richard Krauzlis）。

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

在實驗中，美國國立衛生研究院（NIH）的研究人員掃描了兩只獼猴的大腦，以觀察當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，美國國立衛生研究院（NIH）的研究小組計算了上丘的140個神經元，這些神經元對外圍其他猴子的面部反應最強烈。

當結果合并時，研究小組發現，兩只猴子都可以在顯示圖像后僅30毫秒內區分面孔和非面孔。到 50 毫秒時，這種辨別力的準確率達到了 80%，而在 90 毫秒時，準確率達到了 92% 的峰值。

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

對物體反應較慢表明，需要更高階的皮質區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，并立即觸發中腦中的神經元。

這些發現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元集合——或者為每一張熟悉的面孔編碼信息的獨特神經元模式。

新發現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元來解釋，這些補丁神經元承擔著“較慢但更精細的面部辨別。”

美國國立衛生研究院（NIH）的研究人員現在想調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揮作用孤獨癥."

該研究發表在神經元.

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