Механизм узнавания лиц человеком и животными – старая проблема нейрофизиологии. Как показывают эксперименты и повседневный опыт, человек, высшие приматы и хищные млекопитающие способны идентифицировать знакомое лицо за доли секунды. У человека эта удивительная способность формируется в первые 2 года жизни. Известно, что для этого используется участок передней нижневисочной коры больших полушарий головного мозга. До последнего времени было совершенно непонятно, как нейронные сети мозга ухитряются решать эту сложнейшую задачу за такое короткое время.
Было предложено несколько теорий, объясняющих эту одну из самых впечатляющих возможностей мозга. Одна из них – сравнение с хранящимся в мозгу эталоном лица. Этот эталон либо может быть врожденным, либо может формироваться на основе усреднения лиц, видимых человеком или животным в ходе жизненного опыта. И вот недавно ученые получили данные, свидетельствующие в пользу "эталонной" гипотезы.
Международная группа исследователей - доктор Давид Леопольд (David A. Leopold), в настоящее время работающий в Лаборатории нейропсихологии Национального института психического здоровья (Laboratory of Neuropsychology, National Institute of Mental Health) в Бетезде, штат Мэриленд, США, доктор Игорь Бондарь (Igor V. Bondar) из Института Макса Планка в области биологической кибернетики (Max Planck Institut fuer Biologische Kybernetik) в Тюбингене, Германия, и доктор Мартин Гизе (Martin A. Giese), руководитель Лаборатории представления действий и обучения Отделения когнитивной нейрологии Института Херти клинических исследований мозга (Laboratory for Action Representation and Learning, Department of Cognitive Neurology, Hertie Institute for Clinical Brain Research) в Тюбингене, Германия - выяснили, как узнают лица макаки. Об открытии сообщает статья, опубликованная авторами работы в последнем номере Nature. Оказалось, что эти приматы, видя лицо своего товарища или человека, не перебирают в памяти все известные им лица, а сравнивают видимый ими образ со "среднестатистическим лицом", хранящимся в памяти. На основе найденных отличий отыскивается лицо, наиболее близкое к видимому в данный момент.
Ученые показывали двум макакам (Macaca mulatta) человеческие лица на экране компьютера. Изображения генерировались из набора реальных фотографий при помощи специальной программы-морфера. Это программа может как генерировать новые лица, так и строить усредненные изображения по имеющемуся набору лиц. При этом у животных при помощи тончайших электродов регистрировали активность нейронов передней нижневисочной коры больших полушарий – области мозга, отвечающей за распознавание лиц. Были выявлены нейроны, возбуждающиеся при показе индивидуальных лиц. Некоторые нейроны "вспыхивали" в ответ на каждое из нескольких лиц, другие – только на одно определенное. Эти нейроны реагировали именно на лица, их ответ не зависел от положения и масштаба лица.
Оказалось, что большинство из найденных таким образом нейронов сильнее всего реагировали на наиболее усредненное лицо. Чем из большего количества фотографий генерировалось усредненное лицо (то есть чем ближе оно было к истинному человеческому среднему), тем сильнее возбуждались эти нейроны. В то же время отдельные нейроны усиливали свои ответы при отклонении лица от среднего. Это показывает, что в передней нижневисочной коре хранится эталон "среднего лица", с которым сравниваются все лица, видимые обезьяной.
"Увидев новое лицо, - говорит руководитель исследования доктор Леопольд, - обезьяна мысленно сравнивает его с уже имеющимся средним образом, выделяя различия. Это проясняет вопрос, как мозгу удается столь быстро и без видимых усилий, за какие-то сотни миллисекунд, узнавать лица."
Психологические исследования на людях позволяют предположить, что человек для узнавания лиц пользуется такой же или близкой стратегией. Так ли это на самом деле, должны показать эксперименты с томографической и электродной регистрацией активности мозга. В любом случае, наука значительно продвинулась в решении одной из самых волнующих загадок мозга.