"Я вас где-то видел": учёные расшифровали код лицевой идентификации

Каждая из клеток, связанных с запоминанием лиц, "настроена" для просмотра с различных точек зрения √ как если бы одно лицо сфотографировали с нескольких ракурсов сразу.

Фото terimakasih0/pixabay.com.

Реальные лица и реконструкции, созданные при помощи анализа электрической активности мозга обезьян.

Когда человек рассматривает групповые фото или окидывает взглядом толпу, его мозг мгновенно распознаёт лица друзей или знакомых. Однако объяснить, как это происходит, учёные до сих пор не могли.

Изучая механизмы распознавания среди животных, исследователи установили, что многие из них – скаты, слоны, приматы – способны узнавать самих себя в зеркале. Более того, некоторые птицы запоминают человеческие лица, даже если они видели их всего лишь несколько раз, а собаки, глядя на лица, даже распознают по мимике эмоции человека.

Но то, какие механизмы отвечают за восприятие лица и распознавание его отдельных черт, оставалось для специалистов загадкой. Теперь же, в ходе исследования с участием приматов, команда американских неврологов, психиатров и нейробиологов взломала так называемый код лицевой идентификации.

"Мы обнаружили, что этот код чрезвычайно прост, — рассказывает ведущий автор исследования профессор Калифорнийского технологического института Дорис Цао (Doris Tsao). — Практическое следствие наших выводов заключается в том, что мы можем теперь восстановить лицо, которое видит обезьяна, контролируя электрическую активность всего 205 нейронов в её мозге".

Вместе с коллегами Цао обнаружила, что некоторые нервные клетки в головном мозге начинают работать активнее, только когда примат видит именно лицо, а не любое другое изображение или предмет. Эти нейроны "запоминают" характерные черты лица, и при помощи них затем можно воссоздать облик увиденного человека.

Специалисты отмечают, что клетки мозга, объединяя необходимую информацию, способны восстановить в памяти потенциально неограниченное количество лиц. Это то же самое, как, имея красный, синий и зелёный цвета, можно создать любое множество оттенков, поясняют учёные.

Работая вместе, объединённые сигналы от этих клеток могут кодировать 50 различных аспектов лица: например, среди них форма лица, расстояние между глаз, тон кожи, линия бровей и так далее. "Несмотря на бесконечное количество увиденных лиц, вы можете описать их все с помощью этих 50 измерений", — поясняет Цао.

Поняв это, команда присоединила электроды к мозгу нескольких макак, чтобы считывать его активность. Приматам показывали снимки разных людей и параллельно фиксировали сигналы отдельных нервных клеток, имеющих отношения к функции распознавания лиц. Расшифровав данные, исследователи затем восстановили образы, и они оказались практически идентичны реальным лицам, которые увидели животные.

Реальные лица и реконструкции, созданные при помощи анализа электрической активности мозга обезьян.

Как выяснилось, каждая из клеток, связанных с запоминанием лиц, словно "настроена" для просмотра с различных точек зрения – как если бы одно лицо сфотографировали с нескольких ракурсов сразу. Когда эта разрозненная информация от каждой клетки соединяется в единое целое, получается чёткое изображение лица. Правда, не стопроцентно копирующее оригинал, однако различия очень малы.

Учитывая то, что в нашем гиппокампе хранятся воспоминания о лицах, вероятно, эти две систему работают в тандеме, добавляют авторы. Это объясняет те случаи, когда один человек видит другого и тут же вспоминает, что уже встречался с ним раньше – пусть даже один раз. А у тех, кто обладает феноменальной памятью на лица, эти области, вероятно, работают максимально слаженно.

Авторы работы отмечают, что результаты не только углубляют знания нейробиологов и неврологов о важных механизмах в нашем мозге (а в том, что у человека он работает точно так же, сомнений нет). Эти методы также пригодятся криминалистам, которые, к примеру, смогут буквально "залезть" в голову к свидетелю или потерпевшему и составить портрет преступника.

Кроме того, зная механизм работы нервных клеток мозга, возможно составить машинные алгоритмы для систем искусственного интеллекта, которые тоже могли бы искать преступников по видеозаписям с камер наблюдения или помогать системам безопасности.

Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Cell.

Кстати, ранее мы рассказывали о необычных очках, которые заставляют систему распознавания лиц считать, что вы Милла Йовович, а также об одежде с особым рисунком, которая поможет скрыться от системы распознавания лиц.