在人群里多看一眼，為啥就能認出你

健康最前沿 劉沐芸編譯

最近，現代快報大健康開設了一個科學嚴謹的欄目《健康最前沿》。其實，這是介紹國際國內的最新有關健康的各種研究成果滴！欄目里的研究項目，可能比較學術化，估計聽不太懂，但是我們盡量帶大家翻譯翻譯，搞滴通俗易懂點哦！！

人類在進化的過程中，大腦形成了可以快速識別並記住不同人臉的能力。嬰兒時期，人學會的第一件事就是分辨周圍不同的人臉、眼睛接觸和反應、模仿表情等，這也奠定了我們成年後快速識別面部的能力，比如說，即使在擁擠的餐廳中或者大街上，我們可以從中快速辨識出我們的朋友。不僅如此，我們還可以通過面部識別感知別人的情緒，是興奮還是生氣，是高興還是悲傷。

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面部識別區域，藍莓般大小

這種看起來容易的面部識別功能其實是由人腦複雜的認知系統支持的。通過腦成像研究表明，人腦在進化過程中，在太陽穴下方顳葉區形成了幾個專註於面部識別的區域，分別如藍莓般大小。

神經科學家稱這些區域為「面部破解補丁」。但目前尚未有研究能解釋這些破解補丁中的細胞是如何工作的。現在，加州理工學院的生物學家Doris Tsao和她的同事利用腦成像技術和單神經元記錄結合的方法，在恆河猴的研究中破解面部識別的神經編碼。研究人員發現，每個面部細胞會對不同的面部特徵作出應答。就像撥號器一樣，細胞會根據不同的面部特徵生成一組信息，然後轉錄為對應的面部影像。「這一發現真令人興奮。」Tsao說，「每個撥號的價值都是可預見的，於是我們可以畫出恆河猴看到面部，這只需要簡單地追蹤恆河猴面部識別細胞的電衝動就能做到。」

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「破解補丁」可以對面部特徵編碼

Tsao還是哈佛醫學院的博士後時，就和電生理學家Winrich Freiwald合作獲得了猴子觀看不同物體和人臉幻燈片時的顱內記錄，每次屏幕上出現人臉的時候，位於面部破解補丁中間區域的神經元就會放電。

在觀察人的海馬區時，神經科學家Rodrigo Quian Quiroga發現，女明星Jennifer Aniston的照片能引發人腦海馬區單一神經元的應答。但披頭士成員中人物的照片激活的確是不同的神經元。當時佔優勢的理論認為，面部破解補丁中每個神經元會對特定的人敏感。但Tsao最新的研究提示，當時佔優勢的理論可能並不正確，面部破解補丁中神經元並不能對特定的人進行編碼，而只是對一些面部特徵進行編碼。這完全改變了我們過去對面部識別的理解。

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只需很少細胞，就能辨識海量的人

為了破譯單個細胞如何實現面部識別，Tsao和她的博士後Steven Le Chang在一組人臉周圍畫出平面標點，從50種不同參數中計算差異。然後利用這些信息造出2000個不同的人臉影像，不同形狀和外觀，包括臉的圓度、兩眼的距離、皮膚顏色和紋理。

接下來，研究人員將這些影像給實驗用的猴子觀看，並記錄大腦三個不同的面部破解補丁中單個神經元的電活動。發現每個神經元對應的是單一特徵軸。儘管看到的是不同的人臉，對髮際線寬度敏感的神經元會產生不同的應答。但如果看到的臉是同樣髮際線和不同大小的鼻子時，對髮際線敏感的神經元就保持沉默。這一發現解釋了一直有爭議的理論——為什麼單個神經元可以識別不同的人？

更令人驚訝的是，通過演算法她們只需要讀出一小部分神經元的信息就可以準確地再造出猴子正觀看的人臉圖片。只需要205個細胞的放電記錄（一個補丁中106個細胞和另一個補丁中99個細胞）就夠了。這種基於特徵的神經編碼高效又簡單。這也可以解釋：為什麼靈長類動物擅長面部識別？也能解釋：為什麼我們人類不需要大量的人臉識別細胞就能辨識成千上萬的人？

該研究發表於2017年7月1號的細胞雜誌，全面系統地證明了大腦如何進行人臉識別的。該研究也為進一步深入研究提供了方向。理解大腦中的面部編碼能幫助科學家進一步探明，人臉細胞是如何進行其他特徵識別的，如性別、種族、情緒特性以及相似人臉的姓名等。或許還能找到其他解碼模型，如：大腦如何處理其他非面部形狀的信息？

這些謎團不僅僅和人臉識別有關，希望這些神經編碼的研究發現會對理解其他物體識別的原理有幫助。

好啦！

本期滴健康最前沿就到這裡！

我們下期再見哦！

么么噠！

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