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科学画报文章

 郑长茅 2016-03-05

为什么你的脸是独一无二的
文/方陵生

为什么每个人都有一张只属于自己的脸?这可能是每个好奇的孩子都会提出的问题。忙碌的父母通常会回答:每个人的脸当然是不一样的啊,看一看我们身边的大自然,无论是两片雪花,两朵云彩,还是两个指纹,都不是完全相同的。这个回答听起来非常合理,但新的研究表明,事情可能并不如我们想象的那么简单。

进化的力量塑造了独一无二的脸
美国加利福尼亚大学伯克利分校的生物学家迈克尔·希恩和迈克尔·纳奇曼发现,我们面部特征的差异,比如,鼻子的形状和两只眼睛的间距,都不是偶然的。
科学家假设,是进化的力量在塑造着我们的脸,让我们每一个人在人群中都显得与众不同。你的脸其实是一种生物学信号,就像孔雀开屏时展开的艳丽尾羽,又像毒蛙色彩鲜艳的皮肤,是给其他生物发出的一个信息,是大自然赋予生物的一种天然的身份证,它表明你是谁。
如何证明这样的假设呢?希恩认为,如果我们独特的面部特征的确是一种信号,那么脸部的变化和差异显然会比人体其他部分要大得多。
这是希恩和纳奇曼根据美国军队人体测量调查(ANSUR)的数据分析研究后得出的结论。1988年进行的这项调查研究,目的是提高军事服装和军事装备的设计水平,为此研究人员收集了成千上万名士兵的详细身体测量数据,包括从鼻尖到后脑勺的距离,肘部的周长和脚的宽度等。
ANSUR数据显示,平均而言,一些面部特征,如双眼之间的距离、耳朵的高度等,比身体其他部位特征的差异要大,如前臂的长度、腰部的高度等。更重要的是,一些面部特征往往是互不相干的,某种特征与另外一种特征之间并不存在相关性,而身体其他部位的量度往往是有关联性的。比如说,一个手臂较长的人,他的腿通常也比较长,但一个两眼间距比较大的人,并不见得更有可能长着一个大鼻子。
从遗传的角度来看,也可得出相同的结论。通过对人类基因组的调查,研究人员发现,决定脸部形态特征的基因比决定人体其他部分形态特征的基因有更大的变异性。
“可以看出,面部特征变化大,相关性少,决定面部特征的基因变异也更多。”纳奇曼说,“基因组中的很多部分都与面部特征相关,脸部的遗传变异很微妙。”希恩对这种千人千面的现象很惊讶,他说:“脸部特征越复杂,我们越难以确定其特定模式。”
希恩和纳奇曼还将现代人类的基因组与两种远古人类——尼安德特人和丹尼索瓦人进行了比较,结果也发现了类似的面部特征基因变化模式,表明人类面孔差异的独特性可一直追溯到人类共同的祖先。

复杂社会性群体与复杂的脸部情绪
希恩此前对胡蜂的研究发现,这种生物像人类一样,也进化出了具有高度差异性的脸。他认为,对于某些社会性动物来说,拥有唯一的、识别度高的脸,在交配、竞争和亲代抚育方面,都具有进化上的独特优势。对于其他一些具有不固定社会结构的物种来说,个体身份并不重要,但对于人类来说,即使是脸部特征的小小混乱,也足以对社会的稳定性产生极大的影响。
希恩和纳奇曼认为,我们独一无二的脸表明了人类社会的复杂性,同时也是大脑内部的复杂发展过程,如语言、注意力、记忆、推理等在外部即我们的脸上留下的明显标记和反映。“不仅是我们的智力和认知能力在向复杂性方向发展,复杂的社会体系同样也在塑造着我们的外部形态。”希恩说。
这种复杂性可以通过人类所拥有的令人难以置信的各种复杂情感表现出来,通过我们的面部表情呈现出来。从亚里士多德开始,许多思想家一直在思考,人类普遍存在的、心理上不可或缺的情感究竟有多少?科学家通过对世界各地的人的面部表情进行研究,普遍认同人类拥有6种基本情绪,即快乐、悲伤、恐惧、惊讶、愤怒和厌恶。我们的情绪会通过面部表情呈现出来,例如,愉快时脸部肌肉收缩、嘴角现出微笑,惊讶时眼睛睁大,厌恶时眉头或鼻子会皱起。
研究认为,这些情绪在脸上的表达可能源于基本的生存机制。例如,恐惧时眼睛睁大是为了努力吸收更多的视觉信息,以采取最适当的应对措施;厌恶时鼻子皱起可对毒素或病原体起到阻隔作用,尽量减少毒素或病原体的摄入。
美国俄亥俄州立大学认知科学家阿莱克斯·马丁内斯和他的团队拍摄了许多志愿者不同面部表情的照片,开发了识别人类21种不同面部表情的计算机系统,包括那些表达看似矛盾的情绪的表情,如“快乐的厌恶”等。
马丁内斯说,他希望这种方法能帮助研究人员更准确地确定情绪是如何与大脑状态相关联的。他还说,这项技术可以为一些有社交障碍的人提供帮助,如更多表达愤怒和恐惧情绪,而不是幸福情绪的退伍老兵。这种方法还可以帮助开发陪伴老年人的机器人,帮助老年人更清楚地认识自己的感受。

为什么大家都爱看美女
文/张 澈

这是一个“看脸”的世界?从某个角度来看,似乎是这样。当一群人站在面前,大家的注意力总是首先被漂亮的面孔吸引,人们投向这张脸的目光最多,时间也最长。为什么我们都喜欢看漂亮的面孔呢?科学家发现,答案就在我们的大脑里。
挪威奥斯陆大学的研究人员发现,大脑深部的奖赏系统在评价别人的外貌中发挥着重要作用。奖赏系统是大脑中能够产生愉悦感的系统,当我们享受美食,或者中了大奖,这一系统就会被激活。研究发现,当我们注视漂亮的面孔时,奖赏系统也会被激活。
科学家已经发现,人们对于究竟怎样算长得漂亮,观点基本一致。奥斯陆大学的实验中,研究人员将人脸照片按照长相分为三类:漂亮、一般、不漂亮。随后,他们给参与实验的志愿者服用药物,激活他们脑内的奖赏系统,让他们观看这些照片并给照片上的人的相貌打分。
结果显示,对于那些漂亮的面孔,志愿者给出的分数特别高;而且他们会更多地按下按钮以便能多看几眼这些照片;他们还会花更长的时间注视照片上人物的眼睛。当研究人员用另一种药物抑制志愿者的奖赏系统,他们的反应发生了变化。例如,对于那些漂亮的面孔,志愿者给出了较低的分数。有趣的是,对于那些相貌平常或者不漂亮的照片,服用药物对志愿者行为的影响很小。
科学家已经发现,一些对人类这一物种的进化有着重要意义的要素,比如健康的身体、优良的生育能力等,都和有魅力的面孔存在相关性。研究人员由此推测,我们喜欢看漂亮的面孔,而且忍不住多看几眼,其实是受到了进化的力量的推动。
此前科学家已经将奖赏系统和欣赏漂亮的面孔联系起来。在相关研究中,科学家在志愿者观看漂亮人脸照片时扫描他们的大脑,结果发现,看到漂亮面孔时,奖赏系统的活跃度会提高。但是,这些研究并没有揭示这些脑活动是否会影响人们的行为。奥斯陆大学的研究第一次证实,改变奖赏系统的活跃度会改变人们的行为,例如,对漂亮面孔的喜爱度增加,愿意花更多的时间注视这些面孔。
接下来,研究人员展开了进一步研究。他们让志愿者从不同角度观看三维人脸图片,同时追踪他们眼睛的运动。结果显示,视线停留最多的部位是眼睛,其次是鼻子和脸颊。这意味着眼睛是辨认面孔的至关重要的线索。如果把一个人的眼睛蒙起来,人们很难认出他是谁。如果有人撒谎,人们往往能从他的眼睛中看出端倪。总之,要了解一个人的感受,我们能从他的眼睛中找到大部分信息。

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