Человек — существо социальное. Даже заядлым интровертам все же приходиться иногда общаться с людьми. С точки зрения социализации для нас есть две основные категории людей: свои и чужие. К своим относятся родные, друзья, может и коллеги. А к чужим — все остальные. Чем сильнее социально-эмоциональная связь, тем вероятнее, что человек относится к первой категории, и наоборот. С людьми из этих двух групп мы общаемся по-разному, но что дает нашему мозгу толчок для начала той или иной тактики общения? Ученые из Дартмутского колледжа (США) выяснили, что важную роль в этом играет восприятие своих/чужих лиц. Опыты и наблюдения показали, что при виде знакомого лица в мозге человека активируется гораздо больше участков, нежели при виде лица незнакомца. При этом у разных испытуемых активность была практически идентичной. Что же происходит в мозге, когда мы видим лица своих или чужих? Ответ на этот вопрос мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

Вполне логично, что умение распознавать лица является крайне важным элементом социализации. Когда мы видим знакомое лицо, мы неосознанно извлекаем все информацию о человеке, которому оно принадлежит. Базируясь на этой информации, формируется и наше поведение с этим конкретным человеком. Кто из людей важнее с точки зрения социальных связей отражено в том, как именно мозг обрабатывает лица. Знакомые лица обрабатываются в приоритетном порядке с более быстрым обнаружением даже в неоптимальных условиях. Другими словами, вы куда вероятнее узнаете знакомого вам человека при тусклом освещении или в тумане, нежели незнакомца, которого встречали всего раз.

Распознавание знакомых лиц влечет за собой обработку не только их внешнего вида, но также извлечение знаний о человеке и эмоциональную реакцию. Этим процессам способствуют различные части распределенной нейронной системы восприятия лица.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые решили исследовать нейронные коды высокоуровневой визуальной и семантической информации о лично знакомых лицах (т.е. родные, близкие и друзья). Мозговая активность испытуемых в ходе опытов измерялась с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). В ходе опытов испытуемые рассматривали фото лиц лично знакомых им людей и фото визуально знакомых людей (актеры/персонажи из фильма «Отель Гранд Будапешт»).

Подготовка к опытам

Участниками экспериментов стало 14 человек (6 женщин и 8 мужчин), средний возраст которых составил 27.42 ± 1.74 лет. Все участники заранее посмотрели фильм «Отель Гранд Будапешт».


Изображение №1

В качестве стимулов для эксперимента по восприятию знакомых лиц были лица восьми разных людей в пяти разных ракурсах (1A). Четыре аспиранта того же факультета, что и участники исследования, служили моделями для лично знакомых лиц. Четыре студента служили моделями для незнакомых лиц. Учеными были подготовлены фото и видео моделей, которые должны были в процессе съемки осматривать комнату, в которой находятся (дабы получить более естественные ракурсы и выражения лица). Все модели были одеты в черное и находились на черном фоне, так что в результате были видны только голова и, соответственно, лицо. В ходе фМРТ участникам опытов показывали полученные фото и/или видео (без звука).

Снимки лиц были сделаны с пятью различными ракурсами: левый и правый профиль, левый и правый полупрофиль и анфас (1B). Размер всех фото составлял 500 х 500 пикселей.

Дополнительно проводился сбор данных фМРТ участников, пока они смотрели последние 50 минут фильма «Отель Гранд Будапешт». Непосредственно перед этим опытом все участники посмотрели первую половину этой кинокартины.

После проведения опытов с визуальной стимуляцией (лица лично знакомых людей или же знакомых только визуально) участники заполняли анкету, в которой отмечали насколько они были знакомы с людьми, показанными в экспериментах. После каждых 30 испытаний участникам давалась возможность ознакомиться с результатами и оценить точность их суждений.

Участники проходили два отдельных сеанса фМРТ, во время которых им показывали 40 изображений, которые будут использованы в дальнейших опытах: 4 лица х 5 ракурсов х 2 типа знакомства (визуально знакомые, лично знакомые).

После фМРТ сканирования участники прошли 10 функциональных прогонов для основной задачи и один функциональный прогон для локализатора. В каждом функциональном прогоне были показаны лица только одного типа знакомства. В каждом прогоне было 63 испытания (60 испытаний стимулов и 3 испытания фиксации).

Каждое испытание стимула длилось 5 секунд и начиналось с изображения стимула, представленного в течение 500 мс, за которым следовал черный экран (50 мс). Это повторялось три раза с последующей фиксацией в течение 3400 мс (1А). Во время всех трех повторений снимки лица были идентичны, но их положение варьировалось на 610 пикселей по горизонтали и вертикали.

Результаты экспериментов

В ходе опытов фиксировалась картина активности мозга в ответ на демонстрацию 4 лиц лично знакомых людей и 4 лиц людей, которые были знакомы только визуально. Участники опытов оценивали степень своего знакомства с тем или иным человеком.

Лица лично знакомых людей были оценены всеми участниками как «хорошо знакомые», а вот лица визуально знакомых людей ранее были участникам незнакомы. Эти лица были предоставлены им в ходе подготовительной тренировки за день до опытов. Средняя точность распознавания лиц во время тренировки составила 97.9%.


Изображение №2

Данные фМРТ, собранные во время просмотра испытуемыми фильма «Отель Гранд Будапешт», использовались для получения общей модели информационных пространств с гипервыравниванием.

Информация, которая является общей для мозгов разных людей, закодирована в идиосинкразических мелкомасштабных функциональных топографиях. Гипервыравнивание захватывает эту общую информацию, проецируя векторы паттернов для нейронных ответов и связей в общее многомерное информационное пространство. Индивидуальные матрицы трансформации проецируют информацию из отдельных анатомических пространств в общее информационное пространство модели, сохраняя геометрию попарных различий между векторами паттернов и кортикальную топографию модели («Hyperalignment: Modeling shared information encoded in idiosyncratic cortical topographies»).

Далее была проведена многомерная классификация паттернов (MVPC от multivariate pattern classification) нейронной активности на лица знакомых людей и на лица визуально знакомых незнакомцев. В результате было выявлено достаточно много областей мозга, задействованые в процессе декодирования лиц (изображение №3).


Изображение №3

Анализ всего мозга (изображение № 2) выявил значительно более высокую точность декодирования для лично знакомых лиц, чем для визуально знакомых в следующих областях мозга:

• затылочная лицевая доля (восприятие лиц);
• средней области веретенообразной извилины (распознавание объектов);
• правая нижняя лобная извилина (речь, контроль импульсивных решений, внутренний диалог, наблюдение и подражание, восприятие музыки);
• правый височно-теменной узел (сбор данных из таламуса, лимбической, зрительной, слуховой и соматосенсорной систем, а также самосознание);
• правая островковая доля (формирование сознания, эмоции и гомеостаз);
• правая дорсальная и вентральная медиальная префронтальная кора (поведение, проявления личности, принятие решений и регулирование социального поведения).

Анализ также выявил, что правое полушарие было более активным в ходе распознавания как лиц знакомых, так и незнакомых людей. Точность декодирования лично знакомых лиц была значительной во всех областях. Ученые также отмечают, что в ответ на лица знакомых людей активность наблюдалась не только в областях мозга, отвечающих за визуальную информацию, но и в тех, что никак (якобы) с ней не связаны (например, медиальная префронтальная кора и правая островковая доля).

А вот активность в ответ на распознавание лиц визуально (но не лично) знакомых людей была достаточно скудной и ограничивалась областями коры мозга и предклиния (2B и 3A). Активность была значительной в системе вентрального ядра (затылочная лицевая доля, средняя область веретенообразной извилины), в системе дорсального ядра (правая верхняя височная борозда и средняя верхняя височная борозда), и в системе переднего ядра (нижняя лобная извилина).

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

В данном труде ученые провели сравнительный анализ активности мозга во время визуального восприятия лиц лично знакомых людей и лиц незнакомцев. Отличия в активности хоть и были ожидаемы, но степень этих отличий все же была удивительной.

Выяснилось, что в момент восприятия лица незнакомца в мозге активируются области, которые отвечают за восприятие лиц. Другими словами, все вполне логично. Однако за пределами этих областей активность была очень слабой.

Но вот при восприятии лиц лично знакомых людей мозг превращался в новогоднюю гирлянду. Помимо областей, обрабатывающих визуальную информацию, активность показали области, связанные с социальными навыками, проявлением личности, принятием решений и эмоциями. Еще более любопытно то, что активность была практически идентичной у всех испытуемых. Это говорит о том, что восприятие нами знакомого человека не базируется на каких-либо личностных параметрах, а является результатом общего для всего нашего вида процесса.

Механизм восприятия лиц тесно связан с эволюцией и выживанием вида. Друг или враг — первый вопрос, который задает мозг, когда к нам кто-то приближается. И чем больше информации нам известно о конкретном человеке, тем активнее будет наш мозг. При виде знакомого лица нам необходимо быстро получить доступ к его «досье», на базе которого и формируется наша ответная реакция. Если же человек нам незнаком, мозг также говорит об этом, и мы ведем себя куда более настороженно и аккуратно. Конечно, среди знакомых людей всегда есть те, которых мы были бы рады не встречать, а то и не знать вовсе. Тем не менее наш мозг в первую очередь присваивает ему статус «знакомый», а уже потом приводит миллион доводов, почему конкретно эту личность стоит перевести в статус «незнакомец».

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. :)

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?