当我们在城市街道上行走时，毫不费力地就能在人群中认出朋友的面孔。但这种看似容易的本领掩盖了其认知的复杂性——所有的面孔都有眼睛、鼻子和嘴巴，且位置相对相同，并且可以带有各种情绪表达。几十年来，科学家们一直在争论我们识别人脸能力的基础：是人类大脑进化出了专门的面孔处理机制，与其他处理物体的区域不同，还是他们使用广泛的、多用途的网络处理所有物体，仅仅发展出对面孔的专业知识。两项实验现在通过揭示一个确实专门用于面孔的独特网络，澄清了这场经年累月的争论。
在 20 世纪 90 年代后期，脑成像研究表明，颞叶（人类大脑中负责物体识别的部分）的离散区域在人们观察面孔时比观察任何其他事物时更活跃。然而，尚不清楚这些区域是否真的包含专门由面孔触发的细胞，还是它们更广泛地做出反应——例如，被与人相关的任何物体或需要关注细节的事物激活。
几年前，Doris Tsao 和她当时在哈佛医学院的同事解决了这个问题。她在猴子身上找到了专门的“面孔补丁”，并发现这些补丁中充满了仅对面孔做出反应的神经元。“我们证明了它们是高度专业化的区域，”Tsao 说，她现在在德国不莱梅大学工作。“但我们仍然不知道它们是如何工作的——是每个补丁都是独立的，还是它们都参与一个统一的回路。”
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因此，Tsao 勇往直前，使用脑成像和单细胞刺激这两种技术上令人印象深刻的组合。她和她的研究生 Sebastian Moeller 使用电极探测特定面孔补丁中的神经元，同时使用功能性磁共振成像 (fMRI) 观察大脑的其余部分。今年早些时候，他们报告发现面孔补丁紧密且特异性地相互连接：刺激一个面孔补丁几乎只激活其他面孔补丁，而刺激面孔补丁之外的区域仅激活非面孔区域。
“这真的让我震惊，”哈佛医学院的神经生物学家 Margaret Livingstone 说，她监督了 Tsao 早期的工作。“不同面孔补丁之间的连接非常精确，面孔补丁到面孔补丁，这表明这是一个非常特殊的系统，它有自己的解剖结构，完全独立于所有其他物体。”
然后，Tsao 将目光投向额叶，额叶将感觉数据转化为目标导向的行为。“我们不仅仅感知面孔——我们还会对面孔做出反应，”她解释道。“我们确定他们的情绪表达，将他们存储在我们的记忆中，将他们归类为朋友或敌人。”因此，她认为，额叶中可能存在面孔补丁。
使用 fMRI，Tsao 发现了三个离散的面孔补丁。一个补丁位于眶额皮层，该皮层评估情绪和社会行为。进一步的测试表明，情绪化的面孔比中性的面孔更能激发这个补丁，表明它可能在解释情绪表达方面具有特定作用。（相比之下，颞叶中的面孔补丁对情绪化的面孔没有不同的反应。）事实上，额叶损伤会使受害者能够认出人，但无法评估他们的情绪。
Tsao 现在希望确定每个补丁如何对面部处理做出贡献。她推测它们可能形成一个功能等级——例如，一个补丁可能检测面孔，然后其他补丁会加入进来，报告检测到，例如，男性面孔或惊讶的面孔。她强烈怀疑这些后来的补丁可能会与内侧颞叶进行通信，2005 年，加州理工学院的 Christof Koch 在该区域发现了专门对特定个体（例如演员 Halle Berry）做出反应的神经元。Tsao 的发现暗示了逐步处理，从而产生能够编码像特定人这样复杂实体的神经元。
“这些区域都是相连的，”Koch 评论道。“你不仅能看到 Halle Berry，还能看到她是否生气，或者她是否在看着你。这是一个专门用于面孔的回路，它从大脑后部一直延伸到最前面。”Koch 补充说，这种面孔处理的专业化对我们的生存至关重要。“无论你是婴儿、老人，还是盯着地板的书呆子，都无关紧要。你都是社会生物，而面孔很重要。”
注意：本文最初印刷时的标题为“面孔补丁”。