Neuron发现了一种新的面部检测大脑回路

　　

美国国立卫生研究院(NIH)的科学家们发现，灵长类动物的大脑回路可以快速识别人脸。这些发现不仅有助于解释灵长类动物是如何感知和识别面孔的，而且还可能对理解自闭症等疾病产生影响，自闭症患者的面部检测和识别能力往往从儿童早期就受到损害。新发现的回路首先涉及大脑中一个进化上古老的部分，称为上丘，它可以触发眼睛和头部转动以获得更好的视觉效果。这种更好的视野使颞叶皮层的不同大脑区域能够参与更复杂的面部识别。这项研究发表在《神经元》杂志上。

“快速识别人脸是人类和其他灵长类动物的一项关键技能，这个新发现的回路解释了我们如何能够快速检测和观察人脸，即使它们首先出现在视觉灵敏度较差的外围视野中。这个回路可能就是聚焦面部的地方，帮助大脑学会识别个体和理解复杂的面部表情，帮助我们获得重要的社交技能。”美国国立卫生研究院国家眼科研究所(NEI)的Richard Krauzlis博士说。

在成年灵长类动物中，大脑的颞叶皮层发育了专门的区域，称为“面部斑块”，它提供了通过面部特征识别和区分个体的能力。然而，面部识别依赖于眼睛的高灵敏度中央视觉提供的精细细节;要想认出一张脸，我们首先要直视它。

当婴儿出生时，他们缺乏看到面部细节所需的高度敏锐度，而且大脑皮层中与脸部相关的区域直到后来才发育起来。即便如此，婴儿通常在生命的早期就开始定位和观察面孔，这表明另一个过程在起作用。

这些观察结果给科学家们留下了几个问题，包括:大脑是如何将眼睛转向人脸以更好地看到细节的?在大脑的“面部补丁”形成之前，是什么提供了这种对面孔的偏好?大脑的“面部补丁”是如何首先发展出理解面部的能力的?

Krauzlis博士和他的同事们假设，上丘——以探测物体而闻名——可以提供缺失的环节。作为中脑的一部分，它告诉大脑的其他部分，如果有东西出现在某个地方——不是物体是什么，只是它在那里。它的功能非常快，并直接连接到大脑的运动部分，指导眼睛朝着感兴趣的物体运动，或者在周边视觉中避开物体。

为了测试上丘是否能特别帮助识别人脸，共同第一作者Gongchen Yu博士和Leor Katz博士收集了一组图像，包括人脸，生物上的非人脸物体，如手和手臂，以及其他物品，如水果或人造物体。然后，他们将这些图像展示给处于外围视野的成年猴子，并记录下上丘的神经元反应。

先前的研究表明，上丘对物体的探测是与物体无关的，这意味着大脑的这一部分只是注意到某物的存在或不存在，而没有任何区分这是什么东西。然而，在这项研究中，克劳兹利斯和他的同事发现，在40毫秒内，他们测量的一半以上的神经元对人脸图像的反应比其他类型的物体更强烈。一些额外的神经元最终表现出对其他类型物体的偏好，但直到100毫秒。换句话说，特定于人脸的检测比其他物体的检测快得多，并且被大部分被测量的神经元所偏爱。

研究人员还能够确定，虽然上丘可以直接从眼睛接收视觉信息，但这种物体检测过程需要首先从视觉皮层的早期部分输入。

由于上丘也会在视觉处理通路中重新连接回视觉皮层，科学家们怀疑这个回路提供了一种机制来突出某些物体的重要性。

Krauzlis说:“我们相信，这种面部偏好回路实际上可能会推动大脑更高级的面部识别过程的发展。”“如果是这样的话，上丘的这种面孔偏好缺陷可能在自闭症中起作用。”