Ученые долгое время тщетно искали класс клеток мозга, который мог бы объяснить интуитивную вспышку узнавания, которую мы ощущаем, когда видим очень знакомое лицо, как у наших бабушек. Но предлагаемый "бабушка нейрон"- единственная ячейка на перекрестке сенсорного восприятия и памяти, способная отдавать приоритет важному лицу над чернью – оставалась неуловимой.
Новое исследование выявило класс нейронов в области височного полюса мозга, который связывает восприятие лица с долговременной памятью. Это не совсем апокрифический нейрон бабушки – это скорее не отдельная клетка, а совокупность клеток, которые все вместе помнят лицо бабушки. Результаты, опубликованные в журнале Science, впервые объясняют, как наш мозг прививает лица тех, кто нам дорог.
"Когда я начинал заниматься нейробиологией, если бы вы хотели высмеять чей-то аргумент, вы бы отклонили его как «просто еще один бабушкин нейрон» – гипотезу, которая не может существовать," говорит Уинрих Фрейвальд, профессор нейробиологии и поведения в Университете Рокфеллера.
"Теперь, в темном и малоизученном уголке мозга, мы нашли самое близкое к бабушке нейрону: клетки, способные связывать восприятие лица с памятью."
Я видел это лицо раньше?
Идея бабушкиного нейрона впервые возникла в 1960-х годах как теоретическая клетка мозга, которая сама по себе кодировала бы конкретную сложную концепцию. Один нейрон для воспоминаний о бабушке, другой для воспоминаний о матери и т. Д. По сути, понятие соотношения один к одному между клетками мозга и объектами или концепциями было попыткой разгадать загадку того, как мозг сочетает то, что мы видим, с нашими долгосрочными воспоминаниями.
С тех пор ученые обнаружили множество сенсорных нейронов, которые специализируются на обработке лицевой информации, и столько же ячеек памяти, предназначенных для хранения данных личных встреч. Но бабушкин нейрон – или даже гибридная клетка, способная связывать зрение с памятью – так и не появился. "Ожидается, что к настоящему моменту у нас бы это было не так," Фрайвальд говорит. "Отнюдь не! У нас не было четкого представления о том, где и как мозг обрабатывает знакомые лица."
Недавно Фрейвальд и его коллеги обнаружили, что небольшая область в области височного полюса мозга может участвовать в распознавании лиц. Таким образом, команда использовала функциональную магнитно-резонансную томографию в качестве руководства для увеличения TP-областей двух макак-резусов и записала электрические сигналы TP-нейронов, когда макаки наблюдали изображения знакомых лиц (которые они видели лично) и незнакомых. лица, которые они видели только виртуально, на экране.
Команда обнаружила, что нейроны в области TP были очень избирательными, реагируя на лица, которые испытуемые видели раньше, сильнее, чем на незнакомые. И нейроны работали быстро – различая известные и неизвестные лица сразу после обработки изображения.
Интересно, что эти клетки в три раза сильнее реагировали на знакомые лица по сравнению с незнакомыми, хотя испытуемые на самом деле видели незнакомые лица много раз виртуально, на экранах. "Это может указывать на важность знакомства с кем-то лично," говорит нейробиолог София Ланди, первый автор статьи. "Учитывая нынешнюю тенденцию к виртуализации, важно отметить, что лица, которые мы видели на экране, могут не вызывать такую же нейронную активность, как лица, с которыми мы встречаемся лично."
Гобелен бабушек
Полученные данные представляют собой первое свидетельство гибридной клетки мозга, мало чем отличаясь от легендарного нейрона бабушки. Клетки области TP ведут себя как сенсорные клетки, с надежной и быстрой реакцией на зрительные стимулы. Но они также действуют как клетки памяти, которые реагируют только на стимулы, которые мозг видел раньше – в данном случае на знакомых людей – отражая изменения в мозге в результате прошлых встреч. "Это очень зрительные, очень сенсорные клетки, но как клетки памяти," Фрайвальд говорит. "Мы обнаружили связь между сенсорной областью и областью памяти."
Но клетки, строго говоря, не бабушкины нейроны. Вместо кодирования одной клетки для одного знакомого лица, клетки области TP работают согласованно, как коллектив.
"Это “ область лица бабушки ” мозга," Фрайвальд говорит.
Открытие области TP, лежащей в основе распознавания лиц, означает, что вскоре исследователи смогут начать изучение того, как эти клетки кодируют знакомые лица. "Теперь мы можем спросить, как эта область связана с другими частями мозга и что происходит, когда появляется новое лицо," Фрейвальд спрашивает. "И, конечно же, мы можем начать изучать, как это работает в человеческом мозгу."
В будущем результаты могут иметь клиническое значение для людей, страдающих прозопагнозией или слепотой лица, социально изолированным состоянием, которым страдает около одного процента населения. "Слепые люди часто страдают депрессией. Это может быть изнурительным, потому что в худшем случае они не могут узнать даже близких родственников," Фрайвальд говорит.
"Это открытие может однажды помочь нам разработать стратегии, которые помогут им."