Работу мозга обезьян превратили в человеческие лица

Ученые из Калифорнийского технологического института в США извлекли из мозга обезьян информацию, измеряя лишь активность нейронов. По данным, полученным с помощью томографии, исследователям удалось точно реконструировать изображения лиц, которые приматы видели ранее. Статья исследователей опубликована в журнале Cell.

Известно, что процесс распознавания лиц протекает в нижней височной (инферотемпоральной, или IT) области коры больших полушарий. Здесь визуальная информация оказывается закодированной в отдельных нейронах. Однако до сих пор ученые не знали, как можно расшифровать эту нервную деятельность и извлечь представляемые мозгом образы.

На первом этапе эксперимента нейробиологи демонстрировали двум обезьянам 16 изображений лиц и 80 — других объектов. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) исследователи выяснили, какие именно нейроны в IT-области отвечали за распознавание портретов. Ученые выделили группы клеток в трех регионах IT-области, обозначенных ими как ML (middle lateral), MF (middle fundus) и AM (anterior medial).

После этого нейробиологи определили нервные клетки, участвующие в обработке отдельных черт. Для этого исследователи подготовили ряд портретов, созданных компьютером на основе отдельных характеристик лица. Каждое такое искусственное лицо могло быть представлено как набор параметров (включая цвет кожи и глаз) в 50-мерном пространстве. Компьютерные алгоритмы могли перевести такой математический «образ», состоящий из векторов, в обычное изображение.

Ученые установили, как ML, MF и AM взаимодействовали друг с другом. Оказалось, что AM завершает процесс обработки лиц. Кроме того, в этой части коры присутствовали нейроны, реагирующие только на конкретные значения параметров, то есть они «загорались», когда приматам показывали определенные лица.

На финальном этапе исследования нейробиологи воспроизвели лица по активности нейронов во всех трех областях мозга обезьян, показав приматам две тысячи портретов. При этом деятельность отдельных клеток переводилась на «язык» векторов, которые показывали, насколько выражены те или иные черты человеческого лица. Реконструированные образы почти в точности соответствовали показанным изображениям.