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人长大了,识别人脸的大脑区域也在变大

梭状回 神经发育 认脸 脸盲 灰质 突触 神经修剪

PolarVolcano 发表于  2017-01-18 13:34

对于社会性动物人类来说,社交的重要性不言而喻,而社交活动中必不可少的技能就是要认清别人的脸。不幸脸盲的话,真是会窘态百出。人似乎天生就对人脸的结构比其他图形更为敏感,小婴儿出生不久,就会对人脸格外感兴趣了。这项技能甚至会“溢出”——你有没有在墙上、家具上、蔬菜上看到人脸图形的经历?

针对这么重要的认知功能,大脑不敢马虎,专门指定了一个负责人脸识别的脑区,叫做梭状回(fusiform gyrus)。此前被科学界广为接受的事实是,从青少年到成年的发育成熟过程中,人类大脑皮层的体积是逐渐减少的,但最近《科学》(Science)杂志上的一个新研究却告诉我们,负责人脸识别的梭状回搞特殊,从儿童到二十多岁的成年,它的体积是不断增长的!

黄色区域即为梭状回。图片来源:wikimedia

大脑成长前传:断舍离

科学家们开始有规模地研究儿童和青少年大脑是如何发育的,历史并不长,也就十五年左右的时间。磁共振成像(MRI)技术的发展,让研究者不用再巴巴地等着稀有的脑标本,而是可以直接在电脑上看到各个角度的大脑图片。

早在1999年就有人发现,大脑前额叶的灰质体积从出生开始逐渐增加,12岁左右到顶峰,之后开始不断减少,直到成年。后来的研究在其他大脑皮层也发现了类似的发育规律,包括与记忆等功能相关的颞叶、脑运动区、脑感觉区等等。

大脑灰质减少乍听起来不太像件好事,其实不然。

灰质是什么呢?简单说就是大脑剖面看起来为灰色的部分,在显微镜下,会看到其中许许多多的神经元细胞之间互相连接和沟通,形成一个错综复杂的超级网络。可以想象,如果网络连接过于庞杂和混乱,会给信息沟通带来麻烦。所以大脑会逐渐像剪树枝一样修剪掉没有用的连接,使有用的连接更好成长。磁共振影像上看到灰质体积减少时,大脑实际发生的变化就是神经连接的修剪。这就好比断舍离,给神经连接做减法,带来的是更成熟的大脑结构和功能。这一结论后来被不断验证,目前已经是广为接受的关于大脑发育的事实。

但是,关于大脑发育的研究总是不缺意外。在1月发表的这篇文章里,格里尔-斯佩克特(Kalanit Grill-Spector)和她带领的斯坦福大学的研究团队报道,梭状回这个脑区的体积是随着年龄的增长不断增大的。

大脑成长新传:抽新枝

格里尔-斯佩克特和同事对22名儿童和25名成人做了大脑的形态扫描,以及完成面部识别任务时的功能扫描。通过功能扫描,他们确定了和面部识别相关的脑区,之后用定量MRI的分析方法对这一脑区(也就是梭状回)进行了定量分析。结果发现,成人组的梭状回实质体积要比儿童组大12.6%,而且年龄越大,这一脑区的实质体积越大

为了进一步证实从脑影像得到的结论,他们和德国同行合作,研究出了一种方法,把脑影像上看到的区域对应到实际的大脑标本上。通过这个方法,他们看到,随着年龄增长,梭状回脑区的确在发生组织增生。为了探讨这种变化是否具有特异性,研究者还同时观察了负责地点识别的脑区,结果发现,这一脑区却没有发生和年龄相关的变化。之所以选择地点识别区,一个原因是地点识别和脸部识别都属于视觉识别,功能上有相似性,而且地点识别也有明确的对应脑区,之前的研究也经常用二者进行比较。

前面说了,发育中的灰质体积减少伴随的是功能的成熟,那灰质体积增加又意味着什么呢?脑区大小和功能的关系从来不是那么简单。在这之前,我们已经知道,从儿童到成人,随着社交圈子越来越大,脸部识别能力也是逐渐提高和成熟的。而这个研究告诉我们,和大脑成熟过程中整体的灰质体积变化趋势不同,脸部识别功能成熟的基础,是相应脑区灰质体积的增加。研究者进一步分析说,对这个过程贡献最大的,是从神经元发出的粗短分支——树突的增加和生长。就是说,梭状回中神经元之间的连接数量有了可观的增加。

那么,为什么虽然地点识别对于人类来说也很重要,但是其相关脑区的灰质体积却没有变化呢?发展心理学和生活常识都告诉我们,社会认知能力是人类发育过程中最晚成熟的认知功能,与社交密切相关的脸部识别能力也比地点识别能力成熟得要晚,结构变化自然也会持续更长时间。 

人脸识别的功能如此重要又如此敏锐,有时会让我们在不存在人脸的地方发现一张脸。图片来源:imgur

这个结果出乎研究者的预料,也挑战了我们对大脑发育的认识。大脑成熟的过程中,灰质有可能减少也有可能增加,神经连接可能修剪也可能新生。不管是加法还是减法,对大脑变化的认识似乎总在超出我们的想象。(编辑:odette)

参考文献:

  1. Blakemore, S.J. (2012).Imaging brain development: the adolescent brain. Neuroimage,61, 397–406.
  2. Gomez, J., et al. (2017). Microstructural proliferation in human cortex is coupled with the development of face processing. Science, 355: 68-71.

热门评论

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全部评论(25)
  • 1楼
    2017-01-18 13:43 露娜_Luna

    沙发?

    然而我的人脸识别技能还是一样的弱

    [5] 评论
  • 2楼
    2017-01-18 13:44 露娜_Luna
    引用@露娜_Luna 的话:沙发?然而我的人脸识别技能还是一样的弱

    真是沙发!!!

    好高兴!!!

    [1] 评论
  • 3楼
    2017-01-18 13:49 1995小猪快跑

    随着年龄增长脸盲会减轻的意思?为啥我是越来越认不出人了?

    [1] 评论
  • 4楼
    2017-01-18 14:09 flyiop1
    引用@1995小猪快跑 的话:随着年龄增长脸盲会减轻的意思?为啥我是越来越认不出人了?

    曾经有些漫画的不同人物脸都差不多,只是发型衣着不同。我在想,在人脸识别区域d发育过程中,看多了这类东西是不是会加重脸盲。

    [0] 评论
  • 5楼
    2017-01-18 14:36 模因中的muton

    人长大了,识别人脸的大脑区域也在变大,然而识别识别人脸的能力却没变化...

    明天头条:惊人!科学家发现人脑大小与智力无关!

    [0] 评论
  • 6楼
    2017-01-18 14:37 天降龙虾
    引用文章内容:对大脑变化的认识似乎总在超出我们的想象。

    大脑:这是肯定的啊,你每次的认识和想象,我都得产生新的变化,可不就总是超出了嘛。。。

    [1] 评论
  • 7楼
    2017-01-18 14:38 天降龙虾
    引用@模因中的muton 的话:人长大了,识别人脸的大脑区域也在变大,然而识别识别人脸的能力却没变化...明天头条:惊人!科学家发现人脑大小与智力无关!

    人脑大小本来就与智力无关。。。

    [0] 评论
  • 8楼
    2017-01-18 14:41 模因中的muton

    话说神经元连接数=脑体积吗,要是新生长的神经元通过更少的连接获得更高的效率怎么破?

    [0] 评论
  • 9楼
    2017-01-18 14:42 模因中的muton
    引用@天降龙虾 的话:人脑大小本来就与智力无关。。。

    无关太草率,关系太复杂而无法定论才对

    [0] 评论
  • 10楼
    2017-01-18 16:43 大头米少

    以前看白人都一个样,后来看多了就认得了;又以前看黑人都一个样,后来看多了就……还是有不少一样的,简直是脸盲的8级真题

    [1] 评论
  • 11楼
    2017-01-19 09:17 毛骡 金属材料学博士

    残酷的现实……我的大脑是不是没跟上年龄增长,人脸识别能力没有提高啊……上次连自己的亲小姑都认不出来了。

    [0] 评论
  • 12楼
    2017-01-19 10:40 水和瓶
    引用@1995小猪快跑 的话:随着年龄增长脸盲会减轻的意思?为啥我是越来越认不出人了?

    把梭状回灰质增加和前额叶灰质减少两个问题放在一起看,的出得结论应该是:大脑会根据数据运算的需要对相应的脑区结构进行调整。因此修剪了前额叶、丰富了梭状回。我想如果你采用过于简单的人脸识别算法,会导致你的大脑不断地强化这种简单有效的算法,对梭状回进行修剪。

    [0] 评论
  • 13楼
    2017-01-19 14:31 天降龙虾
    引用@大头米少 的话:以前看白人都一个样,后来看多了就认得了;又以前看黑人都一个样,后来看多了就……还是有不少一样的,简直是脸盲的8级真题

    你试试看韩国人。。。。。

    [0] 评论
  • 14楼
    2017-01-19 16:09 大头米少
    引用@天降龙虾 的话:你试试看韩国人。。。。。

    在我心目中中东人才是高分题

    [0] 评论
  • 15楼
    2017-01-20 00:34 简单气质

    蛤?

    [0] 评论
  • 16楼
    2017-01-20 14:51 脏辫神尼

    智力高了,不用图像都能识别:

    黑框眼镜

    背带裤

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  • 17楼
    2017-01-20 19:39 江南草

    应该去看看我大脑里这部分是不是没发育……

    [0] 评论
  • 18楼
    2017-01-20 21:28 书人LH

    首先,回搞是啥?

    其次,为什么我人脸识别越来越差了,是我智商降低的原因么?

    [0] 评论
  • 19楼
    2017-01-21 01:48 Leasylvia0

    这项研究有望大大造福我们脸盲患者!

    [0] 评论
  • 20楼
    2017-01-21 09:14 东樯

    我超脸盲,特别是看电影电视,看到中后期才能把名字和人对上号。前期听着什么伊维里欧斯.依莲尼.马克西姆亚都是懵逼的。

    只能看看那种风格显著点的


    [0] 评论
  • 21楼
    2017-01-21 10:34 拼音佳佳2

    我这有事没事就开个脑洞的人,会不会脑洞开的更大了啊...

    [0] 评论
  • 22楼
    2017-01-21 10:39 我的老迈克

    曰—曰

    这似乎也是人脸啊……

    [0] 评论
  • 23楼
    2017-01-21 12:27 王阳明的花薛定谔的猫

    那估计脸盲如我这个区域发育肯定不咋地……每每和一阵不见的朋友约会时都心存忐忑,生怕人家换个发型就认不得了ORZ

    [0] 评论
  • 24楼
    2017-01-21 19:57 天游娱乐622306

    不明觉厉!

    [0] 评论
  • 25楼
    2017-05-10 10:47 团团0116

    对于社会性动物人类来说,社交的重要性不言而喻,而社交活动中必不可少的技能就是要认清别人的脸。不幸脸盲的话,真是会窘态百出。

    这句话惊现公务员行测言语理解考试题中~大果壳威武

    [0] 评论

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PolarVolcano 精神科医生,神经科学博士在读

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