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新的研究揭示了大脑颞极区中一类神经元，它们将面孔感知与长期记忆联系起来。  洛克菲勒大学官网7月1日消息 科学家们长期以来一直在寻找一类脑细胞，这类脑细胞可以解释当我们看到一张非常熟悉的脸，比如我们祖母的脸时，所感受到的本能的识别之光。但是，这种“祖母神经元”——一个位于感官知觉和记忆十字路口的单一细胞，能够优先考虑重要的面孔而不是乌合之众——仍然难以捉摸。 现在，新的研究揭示了大脑颞极区中一类神经元，它们将面孔感知与长期记忆联系起来。这并不完全是祖母神经元，因为它不是一个单一的细胞，而是一群细胞共同记住祖母的脸。这项发表在《科学》(Science)杂志上的发现，首次解释了我们的大脑是如何反复灌输我们所爱之人的面容的。  研究于2021年7月1日发表在《Science》（最新影响因子：41.846）杂志上 洛克菲勒大学(Rockefeller University)神经科学和行为学教授Winrich Freiwald说：“当我刚开始研究神经科学时，如果你想嘲笑某人的观点，你会把它斥为'只不过是另一个祖母神经元’——这个假设不可能存在。” “现在，在大脑中一个不为人知的、未被充分研究过的角落里，我们发现了最接近'祖母神经元’的细胞：能够将面孔感知与记忆联系起来的细胞。”  Winrich Freiwald，Ph.D. “祖母神经元”（ grandmother neuron）的概念最早出现在20世纪60年代，当时它是一种理论上的脑细胞，能够自己编码一个特定的、复杂的概念。一个神经元用于记忆祖母，另一个神经元用于回忆母亲，以此类推。其核心是，脑细胞与物体或概念之间的1:1比例是为了解决大脑如何将我们所看到的与我们的长期记忆相结合的谜题。 此后，科学家们发现了大量专门处理面部信息的感觉神经元，以及大量专门存储个人接触数据的记忆细胞。但祖母神经元——甚至是能够将视觉与记忆联系起来的混合细胞——从未出现过。Freiwald说：“现在我们要降低我们的预期了。实际情况远非如此，我们还根本不清楚大脑在哪里以及如何处理熟悉的面孔。” 最近，Freiwald和他的同事们发现，大脑的颞极区（temporal pole ，TP）有一小块区域可能与面部识别有关。因此，研究小组以功能磁共振（fMRI）成像为指导，放大了两只猕猴的TP区域，并记录了猕猴在屏幕上观看熟悉的面孔(他们曾亲眼见过)和陌生的面孔(他们只在虚拟世界中见过)图像时TP神经元的电信号。  实验用的普通猕猴 研究小组发现，TP区域的神经元具有高度选择性，对受试者之前见过的面孔的反应比不熟悉的面孔更强烈。在处理图像后，神经元能够快速区分已知和未知的面孔。 有趣的是，这些细胞对熟悉面孔的反应是不熟悉面孔的三倍，尽管实验对象实际上在屏幕上多次看到不熟悉的面孔。该论文的第一作者、神经科学家Sofia Landi说：“这可能表明了当面了解一个人的重要性。鉴于如今虚拟化的趋势，有必要指出的是，我们在屏幕上看到的面孔可能不会引起与我们面对面见到的面孔相同的神经元活动。” 这一发现构成了混合脑细胞的第一个证据，与传说中的祖母神经元没有什么不同。TP区域的细胞像感觉细胞一样，对视觉刺激有可靠和快速的反应。但它们也像记忆细胞一样，只对大脑以前见过的刺激——在这里是熟悉的个体——做出反应，反映出大脑由于过去遭遇而发生的变化。“它们是非常视觉化、非常感觉化的细胞——就像记忆细胞，” Freiwald说，“我们发现了感觉和记忆区域之间的联系。”  但严格来说，这些细胞并不是祖母神经元。不是一个细胞为一个熟悉的面孔编码，TP区域的细胞似乎协同工作，作为一个集体。 TP区域位于面部识别的核心，这一发现意味着研究人员可以很快开始研究这些细胞是如何编码熟悉的面孔的。Freiwald说：“我们现在可以问，这一区域是如何与大脑的其他部分连接的，当新面孔出现时，会发生什么。当然，我们可以开始探索它是如何在人脑中工作的。” 在未来，这些发现也可能对患有面孔失认症（prosopagnosia)或脸盲症的人有临床意义，这是一种影响约1%人口的社会孤立病症。“脸盲症患者经常患抑郁症。这可能会使人虚弱，因为在最坏的情况下，他们甚至不能认出很近的亲人，” Freiwald说。 "这一发现有朝一日会有助于设计出帮助他们的策略。"  创立于1901年的洛克菲勒大学 参考文献 Source：Rockefeller University Scientists Discover a New Class of Memory Cells in the Brain Reference： Sofia M. Landi, Pooja Viswanathan, Stephen Serene, Winrich A. Freiwald. A fast link between face perception and memory in the temporal pole. Science, 2021; eabi6671 DOI: 10.1126/science.abi6671 |
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