面孔是通往自我的入口

人类样本的序列号就是面孔，那是偶然且不可重复的特征组合.
——米兰·昆德拉，
不朽,1988

面孔是将我们凝聚在一起并赋予我们身份的粘合剂。除了视障人士和盲人之外，我们所有人都是通过观察他人的面孔来识别他们的身份、性别、年龄和种族的专家。对吸引力或能力的第一印象只需瞥一眼某人的脸庞。新生婴儿已经倾向于注视面孔。这种偏好也出现在艺术中。绘画和电影中充满了凝视观众的面孔。谁能忘记英格玛·伯格曼的西米里安杰作《婚姻场景》中，争吵不休的夫妻无休止的特写镜头？

由于识别面孔对我们的社交生活至关重要，因此大脑皮层中占据大量空间也就不足为奇了——大脑皮层是构成我们大脑主体的、高度复杂的区域——它致力于处理面孔及其身份的关键任务。我们会注意到某人是否在看我们。我们会辨别情感表达，无论他们表现出快乐、恐惧还是愤怒。事实上，功能性脑成像已经确定了一组相邻区域，称为梭状回面孔区 (FFA)，它们位于大脑左右两侧，大脑皮层颞叶的底部。当受试者观看肖像或面孔特写，甚至只是思考这些图像时，FFA 都会变得活跃。

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最近发表的两项关于大脑视觉网络（包括 FFA）的研究扩大了我们对面孔感知物理基础的了解。这两项研究都探索了癫痫发作对药物具有抗药性的患者所提供的大脑独特访问途径。一种外科治疗方法可以找到大脑中发生过同步活动的部位，这种活动是癫痫发作的特征，它在从起源点扩散到吞噬一个或有时是两个半球之前开始。如果可以找到单个点——癫痫发作开始的焦点——则可以将其移除。在此手术后，患者通常癫痫发作次数显着减少——有些人仍然没有癫痫发作。为了三角定位焦点的位置，神经外科医生将电极插入大脑以监测癫痫发作期间发生的电活动。

这种临床设置是这两项相关但又截然不同的研究的起点，这些研究提供了关于大脑是否像相机一样捕捉面孔的字面再现，或者该图像是否由皮层中的神经元在大脑中合成的有趣的新细节。

第 42 任总统变形为第 43 任总统

为了描述第一个实验，最好重现受试者身上发生的事情。将您的眼睛稳定地注视在右图顶部面板中的红色方块上，持续一小会儿。在您的眼角余光中，您将看到左边的比尔·克林顿和右边的他的继任者。现在快速将您的目光转移到底部的红色方块，并注意您所看到的。不要犹豫。直接去做！大多数人在左边的图像中看到乔治·W·布什，而在右边的图像中看到他的前任。然而，当您比较这两张照片时，您会意识到它们是相同的，是两位总统的融合图像。称这个混合体为克林顿布什，第 42 任半总统。这种错觉是被称为感觉适应的一般现象类别的一个实例，感觉适应是心灵的标志。当您盯着面孔时，支持其感知的神经元机制会经历重新校准的过程。您盯着同一张图像的时间越长，它就变化得越多。因此，当您盯着克林顿看一会儿，然后快速瞥一眼克林顿布什时，您会感知到布什，尽管这种错觉感知很快就会消失，并且图片再次变得模糊不清。

构成视觉大脑的无数神经细胞如何对这些图像做出反应？例如，眼睛早期的神经元会对照片的明暗图案做出反应，无论眼睛所连接的大脑看到什么。也就是说，它们记录了外部世界的图像。但在大脑的较高区域的某个地方，必须有神经元积极地构建当心灵之眼注视克林顿布什时所看到的东西。并且根据情况，那可以是布什或克林顿的照片。

这项研究由英国莱斯特大学的罗德里戈·基安·基罗加以及亚历山大·克拉斯科夫和弗洛里安·莫尔曼进行，他们当时都是我在加州理工学院实验室的成员，我在那里担任教授。该项目由加州大学洛杉矶分校的神经外科医生兼神经科学家伊扎克·弗里德和我本人监督。弗里德在加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院的患者大脑中植入了头发般细的电线。这些电线使研究人员能够监测内侧颞叶中单个神经细胞的电活动，并检测到对感知一个人比对感知另一个人反应更强烈的神经元。

多年前，在使用这种相同的设置时，我们发现了仅对患者熟悉的特定人物的各种图片或图画做出反应的单个神经元——政治家、名人或家庭成员。以这种方式表征的第一个此类神经元之一仅在患者看到克林顿的图像或漫画时才会放电。另一个细胞被好莱坞演员詹妮弗·安妮斯顿的照片激发，无论她的着装或发型如何。事实上，这类神经元现在以她的名字命名。一些神经元不仅对特定、熟悉的人物的照片做出反应，而且还对该人物的书面或口头名字做出反应。

对于目前的实验，研究人员记录了一个对克林顿的照片选择性放电的细胞。当他们接下来要求患者观看布什的照片四秒钟时，该细胞几乎保持沉默。也就是说，该细胞更喜欢看到克林顿而不是布什。紧随其后，克林顿布什的混合照片在屏幕上闪烁，患者必须按下两个按钮之一：“我看到了克林顿”或“我看到了布什”。正如您之前进行此实验时可能发生的那样，科学家们发现，当患者之前暴露于四秒钟的布什时，更可能看到克林顿，反之亦然。

记录到的神经元如何运作？它们是否只关心世界上眼睛前方的东西，还是它们利用了患者头脑中意识形成的图像？如果前者为真，那么无论患者感知到克林顿还是布什，它们都应该对模糊的、混合的图片发出同样强烈的放电。但是，如果这些细胞跟随患者的感知——无论是看顶部的清晰图像还是底部的克林顿布什——它们应该仅在患者的心灵之眼中实际体验到它们喜欢的刺激时才做出反应。也就是说，当变形图片被感知为布什时，克林顿细胞不应放电，但当相同的变形被视为克林顿时，它应该活跃。而这就是发生的事情。

在来自 10 名患者的 62 个神经元中，当患者识别出神经元喜欢的面孔时，对变形图片的反应明显更强，而当患者报告神经元不关心的面孔时，反应较弱。事实上，在统计学上，只要受试者报告看到克林顿（以及另一张图像——这里的布什的反面），神经元对纯克林顿的反应强度与对克林顿布什的反应强度无法区分。也就是说，这些位于大脑中接收来自 FFA 输入的部分的神经元，要么直接参与了“克林顿”或“布什”的精神决定，要么实际上产生了面孔的意识体验。

为了区分这两种可能性，有必要诱使这些神经元通过某种人工手段放电——记住《黑客帝国》中使用的技术——然后询问受试者他们是否看到了什么。另一种方法是干扰神经元放电活动，以确定这种扰动是否会影响患者的面孔体验。

从相关性到因果关系

第二个选择启发了神经学家约瑟夫·帕尔维齐、心理学家卡拉尼特·格里尔-斯佩克特及其斯坦福大学的同事对 10 名癫痫患者进行了一项研究。其中一位患者罗恩·布莱克威尔在斯坦福大学的帕尔维齐诊所就诊，当时他从童年开始服用的药物已无法控制他的癫痫发作。为了定位他的癫痫发作源并确定可以手术切除哪些附近的组织而不会造成主要功能丧失，帕尔维齐的团队将所谓的硬膜下颅内电极植入布莱克威尔的大脑中，这些电极不仅可以监测神经元活动，还可以施加电流并刺激大脑的邻近部分。

使用植入电极进行的电映射和更传统的功能性全脑磁扫描成像都确定了布莱克威尔大脑两个皮层半球 FFA 中的一组区域，这些区域对面孔反应强烈。了解这些对面孔有选择性的区域的位置，使临床医生有独特的机会来测试当来自电极的电流干扰连接大脑中这些对面孔有选择性的神经元网络的正常电活动时，布莱克威尔会体验到什么。

在一段视频中可以听到帕尔维齐对患者说：“看着我的脸，告诉我当我这样做时会发生什么。” 在第一次试验中，医生假装注入电流，布莱克威尔只是摇头嘟囔着“什么也没有”。但是当四毫安的电流通过电极时，他说：“你只是变成了另一个人。你的脸变形了。你的鼻子下垂并向左倾斜。你几乎看起来像我以前见过的某个人，但又不是同一个人。那真是一次旅行。” （访问 www.jneurosci.org/content/32/43/14915.full 观看布莱克威尔和帕尔维齐的视频。）

这些感知的面部扭曲发生在所有七次真实试验中，但没有发生在四次假试验中。它们对面孔是特定的，当布莱克威尔被告知观看电视屏幕时，它们并没有发生。此外，当刺激邻近区域的电极时，也没有发生太多事情。“只有你的脸变了。其他一切都一样，”布莱克威尔强调说。在其他九名患者中重复此过程，结果相同。

然而，还有一些事情变得越来越明显——一种引人注目的左右不对称性正在发挥作用。只有刺激右梭状回下方的电极——而不是其左侧对应物——才会引起面孔感知的扭曲。刺激左梭状回要么不会引起感知变化，要么会引起更低级别的变化，例如闪烁和闪耀、移动的蓝色和白色球体、闪光——所谓的磷光——但面孔的特征没有变化。

即使功能性脑成像和电记录已经确定左右 FFA 电路都对面孔而非非面孔反应更强烈，面孔仍然保留了它们的身份。因此，这项精彩的实验教给我们的第二个教训涉及专注于大脑区域或神经细胞的潜在陷阱和危险，并推断因为它们与看到面孔或回忆不良经历或做出决定相关，因此它们必然参与面孔感知、记忆或决策制定。科学家不断宣传“相关性不是因果关系”是有原因的。

解开紧密编织的神经元织锦，以发现什么是真实的，是科学家在跨越脑-心鸿沟时面临的挑战之一，将可兴奋物质的物理学与短暂的主观、意识体验（最真实的事物）联系起来。