
当您认识祖母时,大脑会发生什么?在1960年代,一些神经科学家认为,一个名为“祖母神经元”的单个脑细胞只会在祖母的脸上照亮。他们认为,神经科学家几乎立即开始驳斥该理论 - 他们认为,一个神经元无法与一个想法或人相符。
50多年后,新的研究猴子表明“祖母神经元”毕竟存在。在7月1日在《期刊》上发表的一项研究中科学,研究人员发现猴子大脑的一小部分仅对熟悉的面孔做出反应。该地区的脑细胞最多多达三倍,对熟悉的面孔的反应是不熟悉的面孔。该研究遵循研究表明,人脑响应特定类别,包括一个主要专门针对面孔的地区。一项研究甚至发现,大脑不同部位的单个神经元仅对特定的反应名人和地标。但是很少有研究发现大脑的任何部分都对个人熟悉的面孔做出了专门反应。
尽管新研究并未鉴定出专门针对一个人的单个细胞,但研究人员发现的脑细胞与理论上的“祖母神经元”具有重要的特质。
领导新研究的洛克菲勒大学的神经科学与行为教授温里希·弗里瓦尔德(Winrich Freiwald)说:“从某种意义上说,您可以说它们是祖母的神经元。” “他们具有这种独特的组合想象和内存。”
研究人员检查了颞杆,这是一个在大脑底部附近的知识渊博的区域,弗雷瓦尔德(Freiwald)和主要研究作者索菲亚·兰迪(SofíaLandi)是华盛顿大学华盛顿大学的博士后研究员,已确定为2017年在本期刊上发表的两个领域之一科学。 (以前的研究完成了Landi是Freiwald实验室的博士生。)
对于新研究,研究人员使用了功能磁共振成像(fMRI)扫描两个恒河猴的大脑,同时看着猴子和人脸的图像与其他一些图像混合在一起。大脑扫描是指导的,因此研究人员可以将电极放在猴子大脑的两个区域 - 颞极中的一个,一个在大脑的另一个区域中对面孔的反应,但过去的研究表明,不一定会区分熟悉和不熟悉的面孔。
这些电极使研究人员能够监测两个区域中单个脑细胞的活性。当向猴子和人脸的图像显示猴子的图像时,这两个地区的脑细胞都会发光。但是,只有颞极细胞区分了个人熟悉和陌生的细胞:当猴子看到他们的朋友和亲戚的照片时,那些颞极细胞点亮了三倍,比显示了陌生的猴子照片。这些神经元几乎没有对其他面孔的反应,包括熟悉和陌生的人脸以及陌生的猴子面孔。
这一发现违背了神经科学中的流行智慧。通常,科学家认为,大脑的各个领域必须相互沟通以处理信息。但是这项研究表明:“这是一个领域,这个地区,它是为了一个目的 - 认识我们认识的人。” “太神奇了。”
研究人员还掩盖了面孔在不同程度上的图像,以查看大脑反应的不同。在通用的面部处理区域,随着图像的越来越清晰,更多的细胞对图像逐渐响应,但颞极细胞的响应却不同。他们对图像的反应很少,但是一旦清晰度达到一定的阈值,许多神经元就对熟悉的面孔进行了反应。研究人员认为,这种效果对应于您祖母对熟悉的面孔的“ A-HA”时刻。
当研究人员测量细胞响应的速度时,他们惊讶地发现这两个区域之间没有太大的差异。一般的面部处理区域似乎只有在图像是面部时才参与其中,它与颞极区域中的细胞大约在相同的时间做出了响应。弗雷瓦尔德说,这“非常非常令人惊讶”,因为假设是祖母神经元将需要更长的时间,因为该人首先必须将图像识别为面部,然后将其与对特定人的长期记忆相关联。
尽管在许多方面开创性的研究都有局限性。它是在猴子,而不是人类上完成的,只在两个人身上完成。但是,弗雷瓦尔德(Freiwald)指出,作为高度社会灵长类动物,恒河猴是这样的最佳动物模型,被认为与人类具有非常相似的面部识别处理。
研究人员还不知道如何确切地将面对信息发送到这个颞杆区域。颞杆不会直接处理视觉或长期存储记忆,并且由于颞极和大脑的其他部分之间没有已知的途径,因此信息可能需要的路线仍然未知。
弗雷瓦尔德说,洞察力最终可以帮助无法认识别人的人。例如,患有痴呆症的人和患有普通话的人或“面部失明”,有时无法认识亲密的朋友,甚至是家人,弗雷瓦尔德想象的是“粉碎”。
弗雷瓦尔德还指出,认识到一个人并不是纯粹的视觉,甚至是感觉的经验。他说:“它几乎也有一种情感上的品质,例如'嗯,我认识这个人'。” “我们认为,这被点燃了这一领域,但是它必须参与其中。”
最初发表在现场科学上。