Chipuri în creier: The Discovery of a Neuronal Subpopulation Selective for Face Recognition | Kamila Moslem

În fiecare zi, vedem și/sau interacționăm cu alții; poate fi un străin care trece pe lângă noi, un membru al familiei acasă sau o sală de curs plină de studenți. Această interacțiune, indiferent de scenariu, este puternic dependentă de capacitatea noastră de a recunoaște fețele. Recunoașterea facială poate fi esențială pentru supraviețuire la primatele non-umane (Boysen și Berntson, 1989; Nelson, 2001). Cu toate acestea, circuitele neuronale de bază care permit această sarcină aparent simplă nu sunt descrise în mod cuprinzător. O primă descriere a acestui fenomen a identificat lobul temporal ca fiind o zonă importantă pentru recunoașterea facială, datorită faptului că activitatea neuronală este selectivă în mod pozitiv pentru stimulii faciali (Perrett et al., 1979). Mai mult, o a doua investigație care s-a axat pe proprietățile vizuale ale neuronilor a identificat, de asemenea, lobul temporal ca conținând neuroni care răspund la fețe. Cu toate acestea, acești neuroni erau polisenzoriali și prezentau activitate în prezența fețelor, în plus față de stimulii generali excitanți și aversivi (Bruce et al., 1981).

Perrett și colegii (1982) oferă prima descriere a neuronilor cu adevărat selectivi pentru fețe în creierul primatelor. Lucrarea este importantă pentru cercetători, deoarece este un raport cuprinzător privind localizarea și numărul de celule puternic selective pentru față. Publicația are, de asemenea, valoare pentru educatori ca exemplu de lucrare care poate educa în mai multe discipline, cum ar fi clasele de cogniție, percepție și design de cercetare.

Perrett și colab. (1982) și-au concentrat investigația asupra identificării locației și numărului de neuroni din lobul temporal care sunt puternic selectivi la stimuli de față și caracteristici faciale. Cercetătorii au identificat o subpopulație de neuroni puternic selectivi la fețe și trăsături faciale în sulcusul temporal superior (STS) al maimuțelor rhesus. Lucrarea lor a pus bazele pentru înțelegerea bazei neuronale a recunoașterii fețelor.

Cercetătorii au efectuat înregistrări neuronale extracelulare la maimuțele rhesus din STS, testând un total de 497 de neuroni pentru răspunsuri la stimuli faciali. Figura 2 din lucrare arată că 48 dintre cei 497 de neuroni au răspuns cu o activare de până la zece ori mai mare la stimuli cu fețe și caracteristici faciale în comparație cu stimulii non-faciali. Cei 48 de neuroni cu acest profil de răspuns au fost clasificați drept neuroni selectivi pentru fețe și s-a demonstrat că au activare excitatorie și timpi de răspuns care se potrivesc cu durata prezentării stimulilor faciali.

Figura 5 prezintă prima linie de dovezi care sugerează că cei 48 de neuroni erau selectivi în mod specific pentru trăsăturile faciale și pentru întreaga față. Acest lucru a fost indicat mai întâi de răspunsurile lor slabe la stimuli geometrici de bază (imagini cu contrast ridicat de grătare, bare și puncte) și tridimensionali. Atunci când acestor neuroni li s-au prezentat stimuli faciali, răspunsurile lor de ardere au fost de zece ori mai puternice în comparație cu răspunsurile lor la alte imagini. Odată ce neuronii au fost identificați ca fiind receptivi la fețe, au fost testate și alte modalități de informații senzoriale. Acest lucru se datorează faptului că neuronii sensibili la față descriși anterior au prezentat o activitate de ardere atunci când au fost prezentați cu diverși stimuli excitanți și aversivi (Bruce et al., 1981). Au fost testați atât stimuli auditivi, cât și stimuli tactili excitanți și aversivi, iar răspunsurile galvanice ale pielii (GSR) și înregistrările unitare au fost monitorizate. Stimulii auditivi de voci umane și stimulii tactili de atingere a piciorului au avut ca rezultat GSR-uri mari, sugerând că subiecții răspundeau puternic la stimuli. Cu toate acestea, răspunsurile neuronale de la cei 48 de neuroni au fost foarte slabe în timpul prezentării acestor stimuli și nu s-au potrivit cu nivelul de activare care a avut loc cu stimulii faciali. În general, răspunsurile slabe la stimulii excitanți și aversivi în neuronii care răspund la față au sugerat că acești stimuli nu au contribuit puternic la răspunsurile observate în prezența stimulilor faciali. Prin urmare, figura 5 este semnificativă, deoarece evidențiază faptul că o subpopulație de neuroni este puternic selectivă la stimulii vizuali ai fețelor și ai trăsăturilor faciale, dar prezintă un răspuns slab sau deloc la alți stimuli. Acest tip de răspuns extrem de selectiv la fețe nu fusese descris anterior la neuronii cerebrali.

În continuare, cercetătorii au investigat modul în care transformarea trăsăturilor faciale a modulat declanșarea acestor neuroni. Mai întâi, grupul a investigat rolul culorii. Ei au constatat că neuronii au răspuns în mod similar la fețe indiferent dacă fețele erau alb-negru sau color. Acest lucru a sugerat că detectarea trăsăturilor faciale în acești neuroni era în mare măsură independentă de culoare. În al doilea rând, răspunsurile neuronale nu au scăzut atunci când distanța stimulilor faciali (20 cm – 2 m) și orientarea stimulilor faciali au fost modificate.

În mod interesant, figura 8 prezintă modul în care neuronii au răspuns la schimbările în profilul fețelor, adică de la fața întreagă la 0° până la profilul lateral la 90°. Un răspuns maxim a fost observat cu o prezentare de față întreagă (0°). Cu toate acestea, pe măsură ce profilul a început să se rotească spre profilul lateral (90°), chiar și cu doar zece grade, a existat o reducere semnificativă a răspunsului neuronal. Acest lucru a sugerat că acești neuroni sunt reglați pentru a se declanșa la maximum ca răspuns la vederile frontale complete ale fețelor. Următoarea transformare investigată a fost cea a trăsăturilor faciale. Întrebarea cheie a fost: acești neuroni răspund doar la fețele întregi sau există trăsături faciale specifice care îi excită? A fost prezentată o serie de stimuli faciali care aveau diferite trăsături faciale ascunse la vedere. În general, majoritatea neuronilor au continuat să răspundă cu răspunsuri normale sau foarte ușor diminuate. Cu toate acestea, pentru unii neuroni, a fost observată o scădere a răspunsului atunci când anumite trăsături faciale erau ascunse. De exemplu, figura 9 arată că ochii păreau critici pentru un număr mic de neuroni pentru a reproduce aceleași răspunsuri observate cu întreaga față. Perrett și colegii săi au constatat că 35 din cei 48 de neuroni selectivi ai feței au afișat o preferință pentru anumite trăsături faciale, iar în lipsa acestor trăsături prezente, răspunsurile au fost mai slabe decât în cazul stimulului cu întreaga față.

Investigația a concluzionat că răspunsurile individuale ale neuronilor selectivi ai feței la stimulii faciali nu pot fi explicate prin stimuli de excitare sau aversivi. Mai mult, este interesant de remarcat faptul că majoritatea neuronilor care au fost identificați și-au schimbat activitatea ca răspuns la transformări specifice ale stimulilor faciali. Atât modificările de profil, cât și ascunderea trăsăturilor faciale ar putea diminua răspunsul unei subpopulații a acestor neuroni.

Critic, această publicație a fost prima relatare a unei subpopulații de neuroni care sunt puternic selectivi și, prin urmare, acordați la stimuli vizuali de fețe întregi și trăsături faciale. Este, prin urmare, o lucrare fundamentală care a lansat multe domenii noi de cercetare. Printre acestea se numără cercetările privind selectivitatea răspunsurilor neuronale la trăsăturile faciale, cum ar fi direcția privirii, semnalele sociale și percepția persoanelor în cadrul primatelor (Perrett et al., 1990; Perrett et al., 1992; Macrae et al., 2002). Mai mult, această lucrare a stat la baza descoperirii faptului că celulele selective ale feței sunt un fenomen conservat, împărtășit între oameni și primate non-umane (Hoffman și Haxby, 2000; Haxby et al., 2002).

În cele din urmă, Perrett și colegii săi au făcut o legătură între descoperirile lor neurofiziologice și tulburarea neurologică de prosopagnosie, sau orbirea feței. Bolnavii de prosopagnosie sunt incapabili să identifice persoanele atunci când le privesc fața, dar pot totuși să recunoască obiectele. Tulburarea este legată de o disfuncție în regiunea occipito-temporală inferioară (Meadows, 1974). Perrett și colegii săi au emis ipoteza că STS care conține neuronii selectivi ai feței poate furniza informații vitale regiunii occipito-temporale inferioare și că o disfuncție fie în STS, fie în conexiunea dintre cele două regiuni poate afecta recunoașterea și identificarea facială. Acest lucru sporește valoarea acestei lucrări pentru predare, deoarece oferă o platformă pentru a discuta o tulburare neurologică unică și evidențiază modul în care fenomenele descoperite cu modele animale ar putea oferi o perspectivă asupra tulburărilor neurologice specifice.

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.