当你认出你的祖母时，你的大脑会发生什么？在 1960 年代，一些神经科学家认为一个称为“祖母神经元”的脑细胞只有在看到祖母的脸时才会发光。几乎立刻，神经科学家就开始驳斥这个理论——他们争辩说，一个神经元不能对应一个想法或一个人。
50 多年后，对猴子的新研究表明，“祖母神经元”毕竟可能存在。在 7 月 1 日发表在《科学》杂志上的一项研究中，研究人员发现猴子大脑的一小块区域只对熟悉的面孔做出反应。该区域的脑细胞对熟悉面孔的反应是对陌生面孔反应的三倍。该研究是在研究表明人类大脑的某些部分对特定类别做出反应之后进行的，其中包括一个主要用于面部的区域。一项研究甚至发现，大脑不同部位的单个神经元只对特定的名人和地标做出反应。但是很少有研究发现大脑的任何部分会对个人熟悉的面孔做出特别的反应。
尽管这项新研究没有确定专用于一个人的单个细胞，但研究人员发现的脑细胞与理论上的“祖母神经元”具有一些重要的品质。
“从某种意义上说，你可以说它们是祖母神经元，”领导这项新研究的纽约市洛克菲勒大学神经科学和行为学教授 Winrich Freiwald 说。“他们拥有这种独特的视觉和记忆组合。”
研究人员检查了颞极，这是靠近大脑底部的一个知之甚少的区域，弗赖瓦尔德和该研究的主要作者、西雅图华盛顿大学的博士后研究员索菲亚·兰迪（Sofía Landi）将其确定为可能涉及熟悉的两个区域之一。 2017 年发表在《科学》杂志上的一项研究中的人脸识别。（之前的研究是在兰迪还是弗赖瓦尔德实验室的博士生时完成的。）
在这项新研究中，研究人员使用功能磁共振成像 ( fMRI ) 来扫描两只恒河猴的大脑，同时他们查看混合了其他一些图像的猴子和人脸图像。脑部扫描起到了指导作用，因此研究人员可以将电极放置在猴子大脑的两个区域——一个在颞极，一个在大脑的另一个对面部做出反应的区域，但过去的研究表明不一定能区分熟悉的和陌生的。
这些电极使研究人员能够监测这两个区域中单个脑细胞的活动。当猴子看到猴子和人脸的图像时，这两个区域的脑细胞都会亮起来。但只有颞极细胞可以区分个人熟悉和陌生的：当猴子看到他们的朋友和亲戚的照片时，这些颞极细胞比不熟悉的猴子照片亮了三倍。这些神经元对其他面孔几乎没有反应，包括熟悉和陌生的人脸以及陌生的猴子脸。
这一发现与神经科学中的普遍智慧背道而驰。一般来说，科学家认为大脑的不同区域必须相互交流才能处理信息。但这项研究表明，“这是一个区域，这个区域，它的存在是为了一个目的——识别我们认识的人，”弗莱瓦尔德说。“太棒了。”
研究人员还对面部图像进行了不同程度的模糊处理，以了解大脑反应可能有何不同。在通用人脸处理区域，随着图像越来越清晰，越来越多的细胞对图像有反应，但时间极细胞的反应却不同。他们对高度模糊的图像反应很小，但是一旦清晰度达到某个阈值，许多神经元就会立即对熟悉的面孔做出反应。研究人员认为这种效应对应于识别熟悉面孔的“a-ha”时刻，比如你的祖母。
当研究人员测量细胞反应的速度时，他们惊讶地发现这两个区域之间没有太大差异。一般的人脸处理区域似乎只有在图像是人脸时才会参与，它对人脸的反应时间与颞极区域中的细胞仅对熟悉的人脸作出反应的时间大致相同。Freiwald 说，这“非常、非常令人惊讶”，因为假设祖母神经元需要更长的时间，因为人们首先必须将图像识别为一张脸，然后将其与特定的长期记忆联系起来。人。
这项新研究虽然在许多方面具有开创性，但也存在局限性。它是在猴子身上完成的，而不是人类，而且只在两个人身上完成。然而，弗赖瓦尔德指出，恒河猴作为高度社会化的灵长类动物，是用于此类研究的最佳动物模型，并且被认为具有与人类非常相似的面部识别处理。
研究人员也不知道人脸信息究竟是如何发送到这个时间极区的。颞极不直接处理视觉或存储长期记忆，而且由于颞极和大脑其他部分之间没有已知的通路，信息到达那里的途径仍然未知。
Freiwald 说，这种洞察力最终可以帮助无法识别他人的人。例如，患有痴呆症的人和天生患有面部失认症或“脸盲症”的人有时无法认出亲密的朋友甚至家人，弗赖瓦尔德认为这是“令人崩溃的”。
Freiwald 还指出，识别一个人并不是一种纯粹的视觉甚至感官体验。“它几乎还有一种情感品质，比如‘嗯，我认识这个人’，”他说。“我们认为，这是由这个领域点燃的，但必须有更多的人参与其中。”
