科学家在灵长类动物的大脑中发现了面部检测电路

灵长类动物可以通过新发现的大脑回路以惊人的速度从眼角检测到人脸。

脑部扫描显示，当恒河猴（猕猴穆拉塔）在它们的周边视觉中捕捉到一些东西，模糊的混乱在不到 40 毫秒的时间内被归类为面部或物体，甚至在动物将目光转向之前获得适当的、有辨别力的眼神。

信息的快速传输是通过一种进化上古老的“捷径”发生的，这种“捷径”被称为上丘，它从眼睛传播到视觉皮层的早期部分，然后传播到中脑的一部分。该回路与大脑中识别熟悉面孔的部分不同，后者涉及一个更长的回路，该回路流经灵长类动物视觉皮层的“年轻”部分。

例如，人类的大脑可以认识熟悉的面孔在他们首次出现后大约 380 毫秒出现在他们的视野中心，这比他们能够检测到不熟悉的面孔快大约 80 毫秒。

较短的电路花费的时间更少，但只能检测到漂浮在外围的类似面部的东西。

虽然研究人员不确定上丘中的神经元在人类中的作用是否与在猕猴中的作用相同，他们是已知让年幼的人类儿童能够跟随面孔并对情绪刺激做出反应。

“这个新发现的电路解释了我们如何能够快速检测和观察面部，即使它们首先出现在视力较差的周边视野中，”解释美国国立卫生研究院（NIH）的神经科学家理查德·克劳兹利斯（Richard Krauzlis）。

“这个回路可能是聚焦面孔的东西，帮助大脑学会识别个体并理解复杂的面部表情，帮助我们获得重要的社交互动技能。

在实验中，美国国立卫生研究院（NIH）的研究人员扫描了两只猕猴的大脑，以观察当动物看到猴子的脸部，人脸，身体，手，水果或蔬菜或人造物体的图像时，哪些神经元被激活。

这些图像被放置在猴子的中央视野之外，因此无法通过已知的面部识别大脑回路清楚地看到它们。

最终，美国国立卫生研究院（NIH）的研究小组计算了上丘的140个神经元，这些神经元对外围其他猴子的面部反应最强烈。

当结果合并时，研究小组发现，两只猴子都可以在显示图像后仅30毫秒内区分面孔和非面孔。到 50 毫秒时，这种辨别力的准确率达到了 80%，而在 90 毫秒时，准确率达到了 92% 的峰值。

相比之下，两只猴子的上丘区分有生命和无生命的物体的准确率只有75%，大约在图像显示后65毫秒。

对物体反应较慢表明，需要更高阶的皮质区域来有意识地理解眼睛所看到的东西。另一方面，看起来像属于脸部的特征绕过了更长的路线，并立即触发中脑中的神经元。

这些发现有助于解释为什么新生儿仍然注视着面孔，尽管他们的视觉皮层还没有形成“面孔斑块”——专门用于检测面孔的神经元集合——或者为每一张熟悉的面孔编码信息的独特神经元模式。

新发现的回路也有助于解释为什么一些灵长类动物以太快的速度将自己定向到其他面孔，以至于无法用它们的补丁神经元来解释，这些补丁神经元承担着“较慢但更精细的面部辨别。”

美国国立卫生研究院（NIH）的研究人员现在想调查人类是否存在同样的面部偏好回路。

“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。说克劳兹利斯。

“如果是这样，那么上丘中这种面部偏好的缺陷可能会在以下方面发挥作用孤独症."

该研究发表在神经元.

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