Век самопознания. Поиски бессознательного в искусстве и науке с начала XX века до наших дней

В 2006 году Маргарет Ливингстон, продолжившая изучение механизма распознавания лиц, объединила подход Айны Пьюс и Нэнси Кэнуишер с подходом Чарльза Гросса, воспользовавшись и ФМРТ, и регистрацией электрических сигналов отдельных нейронов в головном мозге обезьян. Ученица Хьюбела и наследница традиции Куффлера, она, в свою очередь, обучала Дорис Цао и Винриха Фрайвальда и сотрудничала с ними. Работы Ливингстон, Цао и Фрайвальда существенно расширили наши представления о механизмах восприятия лиц, задействованных в веретенообразной извилине и за ее пределами. С помощью ФМРТ эти исследователи устанавливали, какие области нижней височной коры активируются, когда обезьяна видит лицо, а с помощью регистрации электрических сигналов определяли, как на демонстрацию лиц реагируют нейроны этих областей.

Исследователи выделили в нижней теменной коре обезьян шесть участков, реагирующих исключительно на лица. Эти участки назвали лицевыми

. “Лицевые участки” представляют собой маленькие области, около 3 мм в диаметре, лежащие вдоль оси, идущей от задней к передней части нижней височной коры. Вероятно, эта система распознавания лиц имеет иерархическую структуру. Один из участков (задний) расположен в задней части нижней височной коры, два – в середине, а три (передние) – в передней ее части. Цао и Фрайвальд вводили электроды в указанные шесть участков и регистрировали активность нейронов. Они установили, что клетки “лицевых участков” специализируются на обработке информации, связанной с лицами, и что в средних двух участках 97 % нейронов реагирует только на лица. Эти открытия подтвердили данные Нэнси Кэнуишер об особой роли веретеновидной извилины в распознавании лиц и позволили предположить, что в мозге приматов информация о лицах обрабатывается специализированными отделами.

Позднее Цао и Фрайвальд перешли к изучению связей шести “лицевых участков”. Ученые с помощью нейровизуализации наблюдали активность во всех шести участках во время электрической стимуляции одного из них. Активация одного из двух средних участков вызывала активацию нейронов в остальных пяти, а значит, все шесть участков связаны и, вероятно, образуют систему, специализирующуюся на обработке лишь одной категории объектов высокого уровня – лиц.

Фрайвальд и Цао задались вопросом, какого типа зрительная информация обрабатывается в каждом из шести участков. Они сосредоточились на средних и обнаружили, что нейроны данных двух участков распознают лица, используя стратегию, которая совмещает частичный и целостный подходы. Исследователи показывали обезьянам рисунки и фотографии лиц разной формы и ориентации и установили, что средние “лицевые участки” настроены на восприятие геометрии черт: они устанавливают форму видимого лица. Кроме того, клетки этих двух участков реагируют на ориентацию голов и лиц: они специализируются на восприятии лиц целиком и в обычном положении.

Открытие избирательной реакции средних “лицевых участков” на ориентацию лица перекликается с двумя ключевыми этапами, выделенными в ходе разработок компьютерных методов распознавания лиц. Классическая психология разграничивала два процесса: ощущение (сбор сенсорной информации) и последующее восприятие (использование знаний для интерпретации этой информации). В работе компьютерных программ для визуального анализа лиц также задействованы два процесса: опознание лица как лица и последующее установление его принадлежности. Таким образом, в работе “лицевых участков”, как и в работе компьютерных программ, обнаружение служит своего рода фильтром, исключающим объекты, не относящиеся к лицам, и помогающим распознаванию. Изучение поведения давно выявило, что мозгу легче распознавать лица в обычном положении. Нейробиологические исследования подтвердили важность этого механизма, показав: клетки “лицевых участков” височной коры слабее, не столь специфически реагируют на перевернутые лица, чем на лица в обычном положении.

Фрайвальд и Цао решили разобраться, как по “лицевым участкам” распределяется представление лиц. В частности, учитывая, что мы можем распознавать знакомые лица во многих ракурсах (спереди, слева, справа, сверху и снизу), они хотели понять, как “лицевые участки” извлекают из памяти информацию о принадлежности того или иного лица. Ученые демонстрировали обезьянам изображения 200 человеческих лиц в разных ракурсах. Реакцию животных регистрировали с помощью ФМРТ и электродов, позволяющих отслеживать активность отдельных нейронов в “лицевых участках”.