生活中，我們認(rèn)出白百何不是王珞丹，只是電光石火的一瞬間，但這一瞬間大腦經(jīng)歷的過(guò)程卻讓神經(jīng)科學(xué)家們困惑不已。2005年，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究人員找到了一個(gè)“安妮斯頓細(xì)胞”。他們向被試者們展示許多照片，當(dāng)這位飾演過(guò)《老友記》中“瑞秋”一角的著名女演員出現(xiàn)時(shí)，許多被試者大腦中都有一個(gè)相同的神經(jīng)元被激活了。受此實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，其他研究人員還找到了“茱莉婭·羅伯茨細(xì)胞”、“科比細(xì)胞”等。

因此，多年以來(lái)學(xué)界都懷疑，大腦中負(fù)責(zé)人臉識(shí)別的神經(jīng)元是被人臉 “定制”的。這些專(zhuān)屬的神經(jīng)元會(huì)被一張?zhí)囟ǖ娜四樋焖偌せ?，也?huì)被其他相似的人臉激活，但對(duì)差的比較遠(yuǎn)的人臉就沒(méi)啥反應(yīng)了。

近日，加州理工學(xué)院的一項(xiàng)研究推翻了這一假設(shè)。神經(jīng)科學(xué)家Doris Tsao和Le Chang發(fā)現(xiàn)，大腦皮層中的單個(gè)視覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞并不識(shí)別整張臉，而是識(shí)別一些元素，一系列神經(jīng)元就像拼圖一樣拼出了整張臉。他們通過(guò)解碼猴子大腦神經(jīng)細(xì)胞的信號(hào)，高度還原出了猴子看到的人臉圖像。相關(guān)論文發(fā)表在6月1日的學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。

此前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了大腦皮層中存在一系列專(zhuān)職識(shí)別人臉的神經(jīng)元。而曹的團(tuán)隊(duì)在幾年前開(kāi)始研究這些神經(jīng)元的“拼圖”過(guò)程。他們假設(shè)大腦是靠眼睛大小、嘴巴長(zhǎng)度等臉部特征“拼”出人類(lèi)的，并測(cè)試這些“密碼”是否能激活臉部識(shí)別神經(jīng)元。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是“密碼不正確”。

最終，Tsao放棄了這些人類(lèi)自己能想到的比較具體的元素，改由計(jì)算機(jī)找出人臉識(shí)別的密碼。通過(guò)分析一組200張經(jīng)計(jì)算機(jī)調(diào)整后的真人照片，計(jì)算機(jī)給出了50個(gè)可以描述人臉間差別的數(shù)學(xué)維度。這些參數(shù)并不是在簡(jiǎn)單描述具體的某個(gè)臉部器官，其中一半與形狀有關(guān)，比如兩眼間距或發(fā)際線寬度，另一半涉及膚色、皮質(zhì)等要素。

隨后，研究人員將電極植入兩只獼猴的大腦，讓獼猴觀看圍繞這50個(gè)維度有所差異的人類(lèi)臉部照片，監(jiān)控獼猴大腦中205個(gè)臉部識(shí)別神經(jīng)元對(duì)這50個(gè)維度的不同反應(yīng)。研究人員對(duì)得到的上百萬(wàn)種反饋進(jìn)行解碼，得到了每種反饋代表的具體含義。

“我們破解了人臉識(shí)別的大腦密碼”，Tsao說(shuō)道。這些各有分工的神經(jīng)元從不同的角度分析人臉，形成的信息匯集到一起，就拼出了一張完整的人臉，這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)類(lèi)似警察根據(jù)目擊證人的描述一點(diǎn)一點(diǎn)繪出犯罪嫌疑人的長(zhǎng)相。

在此基礎(chǔ)上，他們通過(guò)解碼猴子大腦神經(jīng)細(xì)胞的信號(hào)，高度還原出了猴子看到的人臉圖像。當(dāng)研究人員把原始圖片混在40張圖片中，讓被試者找出與還原出來(lái)的圖像最匹配的一張，被試者指向原始圖片的概率達(dá)到了80%。

此外，研究人員還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，這些神經(jīng)元會(huì)被它們預(yù)設(shè)的那些維度所激活，卻對(duì)其他維度的變化毫無(wú)反應(yīng)。也就是說(shuō)，如果給獼猴看兩張看起來(lái)差異非常大的人臉，而這兩張人臉恰好在神經(jīng)元所預(yù)設(shè)的維度上比較相似，那這些神經(jīng)元的反應(yīng)是相同的。Tsao通過(guò)一個(gè)比喻來(lái)解釋這種現(xiàn)象：如果某個(gè)細(xì)胞會(huì)被紅色激活，那它對(duì)橙色和紫色的反應(yīng)會(huì)是相同的。

這是人類(lèi)首次用完整又簡(jiǎn)潔的敘事描述了靈長(zhǎng)類(lèi)大腦識(shí)別人臉的過(guò)程。接下來(lái)，Tsao的團(tuán)隊(duì)將轉(zhuǎn)而研究大腦的顳葉部分，驗(yàn)證大腦是否用相似的“密碼”編碼了日常物體和日常場(chǎng)景。