米乐m6官方网站[理事长：中钵良二]人类生命技术研究部[研究部主任Mikiyuki Akamatsu]Yasuko Sugao，首席研究员，Ario Matsumoto，首席研究员，Kaoru Oyama，研究员，筑波大学，Kenji Kono，京都大学，国立大学法人教授通过动物实验发现，当一张脸翻转过来时，颞叶的神经元能够检测到这是一张脸，但有关个体和面部表情的信息量是减少。
当人脸颠倒时，区分它们的能力就会下降，但发生这种情况的机制尚不清楚。基于“大脑在识别出自己所看到的是否是脸之后，会分阶段处理有关个人脸和面部表情的信息”的发现，发现当脸倒置时，在神经元处理的信息中，只有有关个人脸和面部表情的信息量会减少。还有人提出，有助于一般识别的神经元，例如一张脸是否是一张脸，与受到颠倒的脸影响的神经元不同。而且撒切尔错觉的效果被证实为神经活动。这些发现有望加深我们对生物人脸识别机制的理解，并有助于在真实环境中使用人脸的个人/表情识别系统的应用。另外，人脸识别是不可能的（面容失认) 预计它还将有助于阐明因疾病和痴呆而导致个体和面部表情识别功能下降的病理状况的机制。
该研究成果于2014年9月11日（日本时间）发表在《美国科学杂志》上神经科学杂志
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图1 大脑处理正脸和倒脸的信息
对于直立人脸，同时处理面部信息和个人信息；对于倒立的人脸，仅处理面部信息。 |
了解一个人是谁以及他们的面部感受是支持我们社交生活的大脑的重要功能之一。等待早期阐明大脑机制，以便为治疗面部失认症和开发防止痴呆和其他疾病引起的个人和面部识别功能下降的技术提供线索。
有人认为，结合眼睛、鼻子、嘴巴、头发和眉毛等面部元素的信息对于区分个体和面部表情很重要。当看到颠倒的脸时，信息组合变得难以区分，这一事实被称为“倒脸效应”的心理现象，可以通过撒切尔错觉来体验。人们还知道，人类和猴子的大脑中对面部做出反应的部分是相似的，并且有关面部元素形状的信息是在颞叶中处理的。到目前为止，AIST 一直在研究猴子颞叶视觉关联区的神经元首先处理一般分类信息，例如人类、猴子或人物，然后处理详细分类信息，例如个性和面部表情。假设处理个体/表情信息的延迟是由于处理面部元素组合信息所需的时间造成的，我们决定根据猴子颞叶视觉关联皮层神经元的活动，研究直立脸和倒立脸时处理的信息量的差异，特别是个体/表情信息量。
这项研究得到了文部科学省科学研究补助金、创新领域研究“深化稀疏建模和创建高维数据驱动科学”（2014财年）、创新领域研究“通过跨学科研究阐明人脸识别机制”（2008-2019财年）和青年研究员B的支持（2010 财年-2010 财年）。
这次，我们使用人和猴子的面部图像以及由多个个体和面部表情组成的简单图形作为刺激材料，面部图像以直立或颠倒的方式呈现。我们还展示了撒切尔错觉脸部图像，其中只有眼睛是倒置的。来自图像呈现期间颞叶视觉关联皮层单个神经元活动被记录。当观察一张脸时，它首先处理它是人、猴子还是人物（图2，红色曲线），然后处理个体和面部表情（图2，黑色曲线）。研究发现，当人脸倒置时，神经元处理的信息中，只有个体脸和面部表情的信息量减少（图2，黑色曲线）。另一方面，分类物体是人、猴子还是人物，无论物体是直立还是倒立，所需的信息量没有差异。
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| 图2 人脸图像呈现后单个颞叶神经元处理的信息量的时间过程 |
对图3中119个神经元活动的反应聚类分析的结果结果发现，人类、猴子和人物即使是直立或倒立时也是分开的，并且它们的总体分类不受影响。然而，就个体和面部表情而言，在正立面部图像中，人类是按个体区分的，猴子是按是否张嘴区分的（图3，左），而倒立面部图像则不按个体或猴子的表情区分（图3，右）。
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图3 119个神经元活动的聚类分析结果（二维平面上的概念图）
一组神经活动相似度较高的图像显示为一个簇（黑色圆圈）。 |
这些结果表明，当颞叶视觉关联皮层的神经元看到一张颠倒的脸时，它们可以处理这是一张脸的信息，但难以处理有关个体和面部表情的信息。虽然人脸倒置时的视觉特征是相同的，但倒置脸部对不同层次的人脸分类信息（人、猴、人物、哪个个体/表情）产生不同的影响，表明这两类信息的处理机制不同。进一步的分析表明，有助于人类或猴子的一般分类的神经元与受颠倒面孔影响的神经元不同。此外，撒切尔错觉的影响也被证实是神经活动。具体来说，我们证实，正常面孔和撒切尔错觉面孔之间的神经活动差异，直立面孔比倒立面孔更大。仅在猴脸图像中观察到这种差异。这表明猴子对猴脸经历了撒切尔错觉，这与比较心理学研究中观察到的猴子行为一致。
当呈现上下颠倒的脸部时，有关个人和面部表情的信息就会减少。因此，在向人类呈现面部时，在难以直立面部的情况下，例如在照顾病床上的人或生活在国际空间站等零重力条件下时，使用图像传感技术以直立位置呈现面部图像被认为是有益的。
将来，为了阐明面部识别的机制，我想通过检查神经元活动来阐明将我当前看到的面部与记忆中回忆的面部相匹配的机制。
国立产业技术综合研究所
人类生命技术研究部系统脑科学研究组
首席研究员 Yasuko Sugo 电子邮件：y-sugase*aistgojp（发送前请将 * 更改为 @。）