Новое исследование Калифорнийского технологического института теперь показывает, что активация клеток лица сильно зависит от того, на что вы обращаете внимание – недостаточно, чтобы лицо просто находилось в поле вашего зрения. Полученные данные могут привести к лучшему пониманию механизмов, лежащих в основе социальных когнитивных дефектов, которые характерны для таких состояний, как аутизм.
Исследование проводилось в лабораториях Ральфа Адольфа (доктора философии ’93), профессора психологии и нейробиологии и профессора биологии Брена, а также сотрудника Уэли Рутисхаузера (доктор философии ’08) из Медицинского центра Сидарс-Синай в Лос-Анджелесе и приглашенного научного сотрудника в г. биология и биологическая инженерия в Калтехе.
Статья о работе появится в выпуске Cell Reports от 24 января.
«Способность узнавать другие человеческие лица – основа социальной осведомленности и взаимодействия», – говорит Адольф. "Предыдущие работы по этой теме, как правило, проводились в довольно искусственных условиях – на мониторе перед объектом отображается одно большое изображение, на котором можно сфокусироваться.
Мы хотели понять, как активность мозга изменяется при движении глаз, и запечатлеть естественную динамику того, как люди постоянно переключают свое внимание в многолюдных сценах."
Исследователи сосредоточились на клетках лица в определенной области мозга, называемой миндалевидным телом.
«Мы знаем, что повреждение миндалевидного тела может привести к серьезным нарушениям в обработке лица, особенно в распознавании эмоций, но то, как нейроны миндалевидного тела обычно способствуют восприятию лица, все еще остается большим открытым вопросом», – говорит Юри Минкша, аспирант Калифорнийского технологического института в области вычислений и нейронных систем. системная программа и ведущий автор статьи. «Теперь мы обнаружили, что клетки лица в миндалевидном теле реагируют по-разному в зависимости от того, на каком участке фиксируется объект."
Когда клетка лица реагирует на раздражитель, она испускает электрические импульсы или "шипы"."Работая с пациентами, которым уже были имплантированы электроды в миндалины по клиническим причинам, группа измеряла активность отдельных клеток лица, одновременно отслеживая, куда смотрит субъект. Испытуемым были показаны изображения человеческих лиц, морды обезьян и множество других объектов, таких как цветы и формы. Это первое исследование, в котором испытуемые могли свободно смотреть по сторонам в разные части экрана и фокусировать свое внимание на разных вещах.
В ходе исследования было обнаружено два типа клеток лица: те, которые запускают больше шипов, когда пациент смотрит на лицо человека, и те, которые запускают несколько шипов, когда пациент смотрит на лицо другого вида (в данном случае на лицо обезьяны). ). Ни один из типов лицевых ячеек не срабатывал, когда субъекты обращали внимание на объекты, которые не были лицами, даже если эти объекты находились рядом с лицом на изображении.
«Мы увидели, что, например, если человек обращал внимание на изображение цветка, лицевые клетки не срабатывали, даже если цветок находился близко к лицу», – говорит старший автор Рутисхаузер. "Это говорит о том, что реакция клеток лица контролируется тем, на чем мы фокусируем наше внимание."
Эксперименты на обезьянах, проведенные в сотрудничестве с Каталин Готард из Университета Аризоны, показали аналогичные результаты. В обеих группах испытуемых клетки лица были наиболее восприимчивы к сородичам – лицам одного и того же вида. «Это примечательно, потому что многие аспекты социального восприятия и социального поведения у этих двух видов различаются», – говорит Готард. "Это открытие теперь указывает на то, что миндалевидное тело приматов является неотъемлемой частью сети областей мозга, предназначенных для обработки лиц, на которые мы обращаем внимание, и является первым таким прямым сравнением между людьми и обезьянами."
Исследования показали, что когда обезьяна и человек просматривали изображения одного и того же вида, клетки лица обезьян реагировали примерно на одну десятую секунды быстрее, чем клетки лица человека, подтверждая давнюю гипотезу о том, что клетки лица в обезьяны будут реагировать быстрее, чем соответствующие клетки у людей. Разница в десятые доли секунды больше, чем то, что может быть объяснено различиями в размере мозга человека и обезьяны, что оставляет открытым вопрос о том, почему клетки человеческого лица имеют замедленную реакцию. «Сила этого сравнительного подхода заключается в том, что он выявляет критические различия в функциях мозга, которые могут быть уникальными для людей», – говорит Рутисхаузер.
«План эксперимента приближает исследователей к изучению того, как мозг работает при естественном поведении», – говорит Минкша. "В идеале, мы хотели бы наблюдать за нейронной активностью, пока человек действительно движется по многолюдной сцене. Следующим шагом будет изучение того, как активация клеток лица изменяется в зависимости от эмоционального состояния субъекта или когда он с кем-то взаимодействует. Мы также хотели бы понять, чем различаются реакции лицевых клеток у субъектов с конкретными клиническими расстройствами, например, у людей с аутизмом, и эту работу мы тоже выполняем."