大脑的电力活动如何引起丰富的感知世界

人类大脑不断地用电活动作为脑细胞，称为神经元，回应感官投入并引起我们所感知的世界。大脑的六个特定区域称为面部斑块，含有响应更多的神经元，而不是任何其他类型的物体。CALTECH的新研究显示了这些面部细胞的扰动如何改变感知，在认知科学中回答了长期的问题。

该研究由Doris Tsao（BS'96），天桥和Chrissy Chen Systems神经科学领导椅和Howard Hughes医学研究所调查员。一篇描述工作的论文在3月13日问题上出现在线自然神经科学。

“当受试者观察时，面部细胞会产生最大响应脸上，但当一个实验对象看着像苹果或时钟这样的圆形物体时，它们也会产生少量的活动，”曹说。长期以来，人们一直在争论认知科学大脑实际上是利用这些微小的反应来产生感知吗?面部细胞能帮助我们感知时钟和苹果吗?”

曹和她的团队试图通过改变一只受过训练的猴子的感知来测试这一点。首先，如果两幅图像相同，猴子会向左看;如果两幅图像不同，猴子会向右看。然后，研究人员向猴子展示了两张相同的面部图像，但当它看第二张时，研究人员刺激了特定的面部补丁。猴子的反应发生了戏剧性的变化:动物几乎总是在暗示这两张相同的脸是不同的——这意味着脸部的活动修补神经元在我们对面孔的感知中扮演着重要的角色。令人惊讶的是，研究小组发现，刺激面部细胞对某些其他物体的感知也有显著影响。

“几年前有一项在人类中，一个神经外科医生刺激了一个人的脸部，而这个人惊呼道，”哇！你的脸刚刚变质，“”蔡涛说。““我们的学习系统地扰乱了面部补丁网络中的每个补丁都有一个更大的刺激，我们发现我们也可以扰乱卡通面的感知，两个被称为门尼面孔，甚至苹果的抽象图像。所以我们'表明，可以受面部贴片刺激影响的对象是相当大的，比只有脸部的现实照片大得多。更令人惊讶的是，我们发现我们可以通过刺激改变的一些物体甚至没有激活我们刺激的脸部斑块 - 面部斑块神经元对这些物体完全沉默。“

如何解释呢?研究小组发现，脸部贴片位于最后的颞叶，被认为是最早的阶段面处理对于那些感知能力可以被面部贴片刺激改变的对象来说，他们更容易被激活。颞叶前部的斑块更专门用于脸部。这些发现表明，虽然面部补丁在产生面孔感知方面发挥了很大的因果作用，但这些区域也是一个复杂网络的一部分，涉及处理更大类别的物体。这些结果为未来的实验奠定了基础，以研究整个网络的活动是如何整合产生的感知的一个对象。

这项工作可能适用于设计算法以教导机器识别对象的工程师的应用程序。

“机器视觉工程师经常询问：我们需要有多少专业网络目的愿景?”曹说。“我们需要一个特殊的网络来识别钱包、鞋子、汽车和食物吗?”或者我们能有一个通用网络吗?我们的结果表明，答案是混合，这可能有重要的工程意义。”

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