《科学》：老乡见老乡，颞叶端神经元“泪汪汪”

文献：Landi, Sofia M., et al. "A fast link between face perception and memory in the temporal pole." Science (2021).

DOI：https://doi.org/10.1126/science.abi6671

作者：Veronica | 封面：Hao Hao

在偌大冰冷的城市里生活，最美妙的莫过于在茫茫人海中遇见故知。每一天都有上百张面孔在我们的世界里出现，地铁中，商场内，校园里，写字间……而我们独独只能从这几张熟悉的面孔中找到过去。如果从神经生物学的角度来说，这是视觉感受和记忆相联系的部分：熟人或许会以不同的面貌出现，刺激视觉皮层产生不同的响应，但我们依然能激发一模一样的关于TA的记忆。

脸部识别和记忆的关系到底如何呢？早在1960年代，就有科学家提出了“外祖母神经元”（grandmother neuron），认为有一类神经元只要见到任何外祖母的图像都会活跃放电。后来又有人提出“混合型脸部识别单元”（hybrid face recognition unit）理论，认为有一类神经元会同时包含脸部识别和存储有关TA记忆的功能。可是掐指一算，60多年过去了，这两类神经元都没有被发现。

直到最近，来自洛克菲勒大学的Winrich Freiwald教授团队最近在《科学》杂志发表了最新的发现，宣布他们在恒河猴的颞叶端脑区（temporal pole，TP）找到了一类很喜欢熟悉面孔的神经元。该团队的研究人员早在2017年就利用功能性磁共振技术（fMRI）发现了颞叶端皮层区域TP的特殊之处：它对熟悉的猴面孔有更活跃的反应。这一次，为了找出直接响应熟悉面孔的神经元，他们通过对TP皮层进行单细胞记录，“直捣黄龙”找出了响应熟悉面孔的“始作俑者”。

他们发现了如下图的神经元：相比于陌生人、陌生猴、陌生物体，熟悉人，熟悉物体等控制组图片，这类神经元只对熟悉猴的图片有反应。从群体上来看，92%以上的TP细胞都至少会对一张熟悉猴照片有选择性的响应：相比于人脸，它们更青睐自己的同类（猴脸），而在猴脸中，它们则更喜欢熟悉的猴脸。而如果记录另一个对脸有反应的脑区——前内侧脸部识别区域（anterior-medial face area，AM），研究人员则发现AM对陌生或熟悉的人脸、猴脸通通一视同仁。不仅如此，如果将这些神经元对不同图像刺激的信号通过主成分降维分析，也能看到TP区域的神经元对熟悉和陌生猴脸的表征泾渭分明。相反的，AM神经元对不同类别的图像（人、猴、物体）刺激更“拎得清”，但对刺激到底熟悉不熟悉完全“无所谓”。

- Landi et al., Science -

对于熟悉的面孔，首先我们不仅知道“我认识TA”，还知道TA和另外的熟人并不是同一个人。而TP脑区的这些神经元也有这个本领：如果通过TP神经元的群体特征训练分类器，则发现TP神经元能在猴脸中分辨出不同熟悉猴的身份，不管是猴王还是猴子猴孙，都能分辨得清清楚楚不在话下。

其次，对于熟人，我们要么熟悉，要么不熟悉，换句话说应该是“全或无”的反应。而且熟人并不是花半个钟一点一点认出来的，而是在打量TA一番以后突然喊出TA的名字，因此研究人员推断认脸的过程应该是非线性的过程。如果将脸部图片进行逐渐地相位打乱（phase scramble）和虚化处理（Gaussian blurring）后再次记录TP的信号，他们果然发现TP神经元的反应也是非线性的，即超过某一阈值以后神经元就响应强烈，而不是线性地增加放电，直到最后一刻才报告自己认出了TA来。

最后，认熟人主要是通过内部的脸部特征（比如鼻子眼睛嘴巴），所以我们不需要全脸的信息应该就足以帮助我们认出TA来，看不看耳朵可能并没有太大帮助。有趣的是，TP脑区的神经元也有这个特征：它们对内部脸的反应与和全脸的反应几乎一样强，这很可能揭示它对内部脸的分辨能力也和全脸一样好——与我们的日常认脸行为不谋而合。

- Landi et al., Science -

这个研究告诉我们，下次如果脸盲症犯，遇到熟人没认出来的时候，记得赶紧敲敲自己的颞叶，挽救一下大型社死现场呀！