Ο εγκέφαλός μας κωδικοποιεί τα πρόσωπα κομμάτι-κομμάτι!

Ο κώδικας που χρησιμοποιεί ο εγκέφαλος ενός πιθήκου για να αναπαριστά τα πρόσωπα, δεν βασίζεται σε ομάδες νευρικών κυττάρων συντονισμένων σε συγκεκριμένα πρόσωπα –όπως υποστήριζε προηγούμενη θεωρία– αλλά σε πληθυσμό περίπου 200 κυττάρων που κωδικοποιούν διαφορετικά σύνολα χαρακτηριστικών του προσώπου. Προστιθέμενες, οι πληροφορίες που συνεισφέρει κάθε νευρικό κύτταρο επιτρέπουν στον εγκέφαλο να συλλάβει αποτελεσματικά οποιοδήποτε πρόσωπο, αναφέρουν ερευνητές στο «Cell».

«Είναι ένα σημείο καμπής στη νευροεπιστήμη – μια σημαντική ανακάλυψη», λέει ο Rodrigo Quian Quiroga, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του Leicester στην Αγγλία, ο οποίος δεν συμμετείχε στο έργο. «Είναι ένας πολύ απλός μηχανισμός για να εξηγήσουμε κάτι τόσο περίπλοκο όσο είναι η στιγμιαία διαδικασία αναγνώρισης προσώπων».

Η Doris Tsao, νευροεπιστήμονας στο Caltech, και ο συνάδελφός της Le Chang χρησιμοποίησαν στατιστικές αναλύσεις για να εντοπίσουν 50 μεταβλητές που αντιπροσώπευαν τις μεγαλύτερες διαφορές μεταξύ 200 φωτογραφιών προσώπων. Αυτές οι μεταβλητές αντιπροσώπευαν περίπλοκες αλλαγές στο πρόσωπο – για παράδειγμα, η γραμμή τρίχας ανυψώνεται ενώ το πρόσωπο γίνεται ευρύτερο και το διάστημα μεταξύ των ματιών «ανοίγει».

Οι ερευνητές μεταμόρφωσαν αυτές τις μεταβλητές σε έναν 50 διαστάσεων «χώρο προσώπου», όπου κάθε πρόσωπο είναι ένα σημείο και κάθε διάσταση είναι ένας άξονας κατά μήκος του οποίου ένα σύνολο χαρακτηριστικών ποικίλλει.

Κατόπιν, οι Tsao και Chang εξήγαγαν 2.000 πρόσωπα από αυτόν τον χάρτη, καθένα από τα οποία συνδέθηκε με συγκεκριμένες συντεταγμένες. Ενώ προβάλλονταν τα πρόσωπα σε οθόνες μπροστά από δύο πιθήκους μακάκα, η ομάδα κατέγραψε τη δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων στα σημεία εκείνα του κροταφικού λοβού του πιθήκου, που ανταποκρίνονται ειδικά στα πρόσωπα. Οι βιντεοσκοπήσεις κατέγραψαν τη δραστηριότητα 205 νευρώνων.

Κάθε κύτταρο προσώπου συντονίστηκε σε έναν από τους 50 άξονες που είχαν οριστεί προηγουμένως.

Προσθέτοντας τα χαρακτηριστικά που μεταδίδει η δραστηριότητα κάθε κυττάρου, δημιουργείται η εικόνα ενός πλήρους προσώπου. Και όπως ένας υπολογιστής δημιουργεί μια έγχρωμη οθόνη αναμειγνύοντας κόκκινο, μπλε και πράσινο χρώμα, έτσι και το σύστημα συντεταγμένων επιτρέπει στον εγκέφαλο να «βάψει» οποιοδήποτε πρόσωπο σε ένα φάσμα.

«Ήταν μια απόλυτη έκπληξη», λέει η Tsao. «Ακόμη και όταν τα πρόσωπα στράφηκαν προφίλ, τα ίδια κύτταρα εξακολουθούσαν να ανταποκρίνονται στα ίδια χαρακτηριστικά».

«Οι άνθρωποι βλέπουν τους νευρώνες ως μαύρα κουτιά», λέει ο Ed Connor, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, ο οποίος επίσης δεν ήταν μέλος της μελέτης. «Είναι μια εντυπωσιακή απόδειξη ότι μπορείτε πραγματικά να καταλάβετε τι κάνει ο εγκέφαλος».

Η Tsao συγκρίνει το σύστημά της με ένα GPS για την ταυτότητα του προσώπου. «Τα κύτταρα κωδικοποιούν τις συντεταγμένες. Και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις συντεταγμένες για οτιδήποτε θέλετε».

«Όταν θυμόμαστε πράγματα, ξεχνάμε λεπτομέρειες αλλά θυμόμαστε τις έννοιες», λέει ο Quiroga. «Αλλά για να ξεχωρίζουμε πρόσωπα και ειδικά για την επεξεργασία άγνωστων προσώπων, οι λεπτομέρειες είναι κλειδί».