«Нейроны лица» активировались непохожими на лица изображениями

«Нейроны лица» в зрительной коре активируются в ответ на изображения с визуальными паттернами лица, но непохожими на него — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Изображения для исследования создали при помощи генеративной нейросети, а их похожесть на лицо измеряли в соответствии с мнением испытуемых.

Чтобы проанализировать поток визуальной информации, мозг выделяет в ней отдельные параметры: оттенки, линии, категории объектов. Для таких параметров в зрительной коре существуют специализированные нейроны — они активируются в ответ на нужный параметр. Сначала информация обрабатывается на уровне простых черт и соответствующих им нейронов, а связи между ними позволяют «собирать» более сложные изображения и передавать информацию о них следующим типам нейронов. К последним можно отнести «нейроны лица», расположенные в зрительной коре.

Правда эти клетки не всегда реагируют только на лица — они могут частично активироваться в ответ, например, на круглые часы или фрукты. Поэтому до сих пор не было понятно, реагируют ли «нейроны лица» на соответствующую семантическую категорию изображений или на визуальный паттерн. Иными словами, действительно ли эти клетки распознают лица, а не все похожие на них изображения.

Ученые из технологического института Калифорнии и медицинской школы Гарварда по руководством Александры Бардон (Alexandra Bardon) провели ряд экспериментов, чтобы ответить на этот вопрос. Для этого они использовали генеративную нейросеть XDream: алгоритм создал один набор изображений, которые активируют «нейроны лица», а также набор для другого типа клеток — для контрольного эксперимента. Также ученые использовали «обычные» изображения — как лица, так и другие объекты (фрукты, автомобили и так далее).

Эти стимулы биологи предъявляли испытуемым, пока внутричерепные электроды считывали активность нужных нейронов. После каждого изображения участники выполняли задание: описать изображение любым словом, выбрать лучшее из пяти, сравнить сгенерированные нейросетью изображения с «обычными» (среди которых были лица), а также определить, как сильно и чем картинка похожа на лицо.

Оказалось, что изображения, созданные на основе активности «нейронов лица» действительно больше напоминали испытуемым лица (р ≤ 0.001). Кроме того, для естественных изображений лиц ученые действительно установили корреляцию между оценкой похожести картинки на лицо и ответной активности «нейронов лица» — чем больше изображение напоминает человеку лицо, тем активнее клетки. Однако обнаружить такую корреляцию для изображений из нейросети не удалось: даже когда испытуемый не распознавал лицо в изображении, его «нейроны лица» активировались. Этот вывод свидетельствует о том, что для активации нейронов достаточно визуальных паттернов, даже если они не входят в семантическую категорию «лица» в сознании человека.

Помимо «нейронов лица» в мозге есть и другие клетки, ответственные за распознавание и анализ отдельных стимулов. Так, например, в этом месяце ученые обнаружили сразу и «нейроны пения», и «нейроны сложения и вычитания».

Анна Муравьёва