|
加州理工科学家发明猴子版的“读脑术”，有望解码人类看到的面孔 来源:麻省理工科技评论 原标题：加州理工科学家发明猴子版的“读脑术”，有望解码人类看到的面孔 当在一个拥挤的餐厅寻找朋友的时候，我们能够马上知道谁是谁，快速地识别出朋友的脸。但要解释我们如何执行这样一个复杂的任务并不容易——即使对研究大脑的科学家来说也是这样。 但现在有一个研究团队已经采取了一个重大的步骤：解码来自猴脑细胞的信号，以重建它们在现实生活中看到的面孔——这些发现可能有助于揭开人类复杂大脑功能背后的秘密。 多年来，科学家们试图发现大脑中是否存在某些神经细胞，专门用来为特定人脸进行编码，即在你看到某些特定面孔时，神经会快速响应。 加州理工学院神经科学家 Doris Tsao 与她的同事们从几年前就开始从事面部分区相关研究，具体方法是通过测试神经对面部不同分区的反应，比如不同大小的眼睛、鼻子、嘴等，但研究团队并没有尝试对面部进行编码。Tsao认为最困难的地方在于如何表达面部特征，毕竟这不是几句话说得明白的。 Tsao的研究表明，在人脑这类高水平视觉处理过程中，细胞只对面部亚特征进行编码，然后将这些特征组合在一起后就形成了完整的面部图像。这一相对简单的视觉处理系统与可能说明了一个问题，即所谓的面部识别神经并没有什么特别之处。 所以，Tsao研究团队的一位博士生 Le Chang 放弃了对面部特征的简单描述，转向用程序来处理一组共 200 张经计算机调整过的人脸图像。计算机程序通过数学语言、从 50 个不同维度来描述这些人脸见的不同之处——这些不同维度基本上没有相互关联之处，直播，但有一半属于面部特征分类，比如双眼间的距离、发际线位置等；另一半则是像肤色、肤质这类特征。
Tsao表示：“我们真的破解了大脑中面部识别的代码——这是我们第一次了解到感官系统中高级对象的代码。” 毫无疑问，科学家们已经能够很好的理解脑细胞是如何编码简单的“低级”视觉特征，比如颜色、角度和边缘。但对于复杂的高级对象，比如面孔，科学家则束手无策。 一直以来，科学家们都想知道，识别特定的面孔是否是一项特殊的神经任务——数十年来，科学家已经知道，这些动作在大脑的特定区域引发了强烈的反应，被称为“面部拼图”（face patches）。 科学家会从 50 个维度向猕猴展示上千张的机器生成人脸，与此同时，把电极插入到两只猕猴的大脑中，以此来监测猕猴205个面部构造神经元的应变情况。 在实验过程中，科学家们大概收集到了数十亿次的脑部神经元信息反馈，通过解码器，每一次的反馈都得到了完整的解析。至此，科学家们就可以使用这些数据来重新复原这些人脸了。 俄勒冈大学的神经科学家布里斯·库尔（Brice Kuhl）虽然没有参与此次研究工作，但他还是对这次的成果给出了高度的肯定：“它远超其它类似的研究工作。”在事后的人脸匹配的过程中，参与者可以很快找到前后两张相同的人脸，准确度 研究人员进一步验证了他们的设想，他们发现神经元对于单一的面部特征有极强的识别能力，即便是属于不同人脸上的相同特征也可以完美识别。这特别类似于我们的大脑细胞对于不同颜色的反应，不管是对于单一的红色，还是混合在橙色中的红色，细胞都会做出相同的反应。
但是人脸编码还是比较复杂的，所以Kuhl更愿意称之为面部表情破解方案。他说，“这可和将可见光简单地分解为三原色不一样，我们根本搞不清楚到底需要多少最基本的代码才可以排列组合成这些复杂的面部特征。” 虽然科学家们已经在猴子身上完成了此类实验操作，但要将它完全照搬到人体上，恐怕还有很长的路要走。 不过，马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学神经科学家埃德康纳（Ed Connor）说，这项研究将会是神经学研究史上的一座里程碑，“通过此次实验，我们将会了解到神经的基础，从而无比的接近人类思维的本质，当然令人兴奋了。” (责任编辑：本港台直播) |
