Neuroscientiștii regândesc modul în care creierul recunoaște fețele

Oamenii pot alege o față familiară dintr-o mulțime fără să se gândească prea mult la ea. Dar modul în care creierul face de fapt acest lucru a scăpat cercetătorilor de ani de zile. Acum, un studiu arată că maimuțele rhesus macaque se bazează pe coordonarea unui grup de sute de neuroni care acordă atenție anumitor seturi de trăsături fizice pentru a recunoaște o față.

Constatările, publicate la 1 iunie în Cell1, clarifică o problemă care a fost subiectul mai multor teorii, dar fără explicații satisfăcătoare.

„Adevărata viziune caricaturală a fost aceea că celulele individuale sunt dedicate pentru a răspunde la persoane individuale”, spune David Leopold, cercetător în neuroștiințe la Institutul Național de Sănătate Mintală al SUA din Bethesda, Maryland. Dar alte teorii au sugerat că grupuri de neuroni au lucrat în mod concertat pentru a recunoaște o față.

Cele mai recente rezultate arată că fiecare neuron asociat cu recunoașterea facială, numit celulă facială, acordă atenție unor combinații clasate specifice de caracteristici faciale. „Am descifrat codul”, spune coautorul studiului Doris Tsao, cercetător în neuroștiințe de sistem la California Institute of Technology (Caltech) din Pasadena.

Un salt înainte

Pentru început, Tsao și Le Chang, un cercetător în neuroștiințe tot de la Caltech, au studiat creierul a două maimuțe rhesus macaque (Macaca mulatta) pentru a determina localizarea celulelor faciale ale animalelor. Aceștia le-au arătat maimuțelor imagini cu fețe umane sau cu alte obiecte, inclusiv corpuri, fructe și modele aleatorii. Apoi au folosit imagistica prin rezonanță magnetică funcțională pentru a vedea ce regiuni ale creierului se aprindeau atunci când animalele vedeau o față.

Echipa s-a concentrat asupra acelor puncte fierbinți pentru a vedea ce făceau celulele feței. Tsao și Chang au folosit un set de 2.000 de fețe umane cu caracteristici diferite, cum ar fi distanța dintre ochi sau forma firului de păr, pentru ca maimuțele să le vadă. Neurologii au implantat apoi electrozi în creierul macacilor pentru a compara răspunsurile neuronilor individuali la diferențele faciale.

Tsao și Chang au înregistrat răspunsuri de la un total de 205 neuroni între cele două maimuțe. Fiecare neuron a răspuns la o combinație specifică a unora dintre parametrii faciali.

„Ei au dezvoltat un model care pornește de la o imagine de pe un ecran de calculator până la răspunsurile neuronilor foarte jos în cortexul vizual”, spune Greg Horwitz, un neurofiziolog vizual de la Universitatea din Washington din Seattle. „Acest lucru reprezintă un pas uriaș înainte”, spune el, deoarece modelul cartografiază modul în care fiecare celulă răspunde la toate combinațiile posibile de trăsături faciale, în loc de una singură.

Playing favourites

Tsao și Chang s-au întrebat dacă, în cadrul combinației specifice de caracteristici pe care o celulă facială le recunoaște, fiecare neuron era mai bine adaptat la anumite trăsături decât la altele. Ei au testat această idee încercând să recreeze fețele care le-au fost arătate maimuțelor, pe baza răspunsului fiecărui neuron la distribuția sa de caracteristici. Pe baza intensității acelor semnale, neurocercetătorii au putut recrea aproape perfect fețele reale.

Când maimuțele au văzut fețe care variau în funcție de trăsături de care unui neuron nu-i păsa, răspunsul celulei individuale a feței a rămas neschimbat.

Cu alte cuvinte, „neuronul nu este un detector de fețe, ci un analizator de fețe”, spune Leopold. Creierul „este capabil să realizeze că există dimensiuni cheie care permit să se spună că aceasta este Persoana A și aceasta este Persoana B.”

Creierul uman folosește probabil acest cod pentru a recunoaște sau a-și imagina anumite fețe, spune Tsao. Dar oamenii de știință sunt încă nesiguri cu privire la modul în care totul este legat între ele.

Un mesaj este clar pentru neuroștiințifici. „Dacă înclinația lor este de a gândi: „Știm cum sunt recunoscute fețele pentru că există un număr mic de celule faciale care cântă tare atunci când se vede fața potrivită”, cred că această noțiune ar trebui să dispară treptat, pentru că nu este corectă”, spune Leopold. „Acest studiu prezintă o alternativă mai realistă la modul în care creierul merge și analizează de fapt indivizii.”

.