כיצד המוח שלך מזהה את כל הפנים הללו

בכל פעם שאתה גולש בפייסבוק, אתה נחשף לעשרות פרצופים - חלקם מוכרים, חלקם לא. עם זאת בקושי מבט, המוח שלך מעריך את התכונות על הפנים הללו ומתאים אותם לאדם המקביל, לעתים קרובות לפני שאתה אפילו צריך לקרוא מי תויג או מי פרסם את האלבום. מחקרים מראים שאנשים רבים מזהים פרצופים גם אם הם שוכחים פרטי מפתח אחרים על אדם, כמו שמו או תפקידו.

תוכן קשור

• איך אתה בוחר למור מהמערך? תוכנה זו עושה את הקפיצה
• אפליקציה זו עושה שימוש בתוכנת זיהוי פנים כדי לעזור בזיהוי מצבים גנטיים
• ניתן ללמוד דגים טרופיים זהים להכרת פנים אנושיות

זה הגיוני: כחיות חברתיות ביותר, בני אדם צריכים להיות מסוגלים לזהות זה את זה במהירות ובקלות למראה. אבל איך בדיוק התהליך המדהים הזה עובד במוח?

זו הייתה השאלה שהטרידה את לה צ'אנג, מדעי המוח במכון הטכנולוגי בקליפורניה, בשנת 2014. במחקר קודם, מנהל המעבדה שלו כבר זיהה נוירונים במוחם של פרימטים שעיבדו פנים והכירו. ששת האזורים הללו באונה הזמנית של המוח, המכונים "טלאי פנים", מכילים נוירונים ספציפיים שנראים פעילים בהרבה כאשר אדם או קוף מסתכלים על פנים מאשר חפצים אחרים.

"אבל הבנתי שחסרה שאלה גדולה", אומר צ'אנג. כלומר: כיצד הטלאים מזהים פרצופים. "אנשים עדיין [לא] ידעו את קוד הפרצופים המדויק של הנוירונים האלה."

בחיפוש אחר השיטה שהמוח משתמש בכדי לנתח ולהכיר פנים, החליט צ'אנג לשבור את הפנים באופן מתמטי. הוא יצר כמעט 2, 000 פרצופים אנושיים מלאכותיים ושבר את חלקיהם המרכיבים לפי קטגוריות המקיפות 50 מאפיינים ההופכים פרצופים שונים, מצבע עור לכמות המרווח בין העיניים. הם שתל אלקטרודות לשני קופי רזוס כדי לתעד כיצד נוירונים במדחי הפנים של מוחם ירו כשהראו להם את הפרצופים המלאכותיים.

באותה עת הציג הקופים אלפי פרצופים, צ'אנג הצליח למפות אילו נוירונים ירו ביחס לאילו תכונות היו על כל פנים, הוא מדווח במחקר שפורסם החודש בכתב העת Cell .

התברר שכל נוירון במדבקות הפנים הגיב בפרופורציות מסוימות רק לתכונה אחת או "ממד" אחד של מה שמייחד פנים. משמעות הדבר היא שמבחינת הנוירונים שלך, פנים הם סכום של חלקים נפרדים, בניגוד למבנה יחיד. צ'אנג מציין שהוא הצליח ליצור פרצופים שנראו שונים בתכלית אך ייצרו את אותם דפוסי ירי עצבי מכיוון שהם חלקו תכונות מרכזיות.

שיטה זו של זיהוי פנים עומדת בניגוד למה שחשבו בעבר כמה מדעני המוח על האופן בו בני אדם מזהים פנים. בעבר היו שתי תיאוריות מנוגדות: "קידוד דוגמה" ו"קידוד נורמה ". עבור תיאוריית קידוד המופת, מדעני המוח הציעו שהמוח יזהה פנים על ידי השוואת תווי פנים לדוגמאות קיצוניות או מובחנות מהם, בעוד שתיאוריית קידוד הנורמה הציעה כי המוח ניתח כיצד תווי הפנים נבדלים מ"פרצוף ממוצע ".

הבנת התבנית הזו של ירי עצבי אפשרה לצ'אנג ליצור אלגוריתם שבאמצעותו הוא יכול היה למעשה להפוך את התבניות של רק 205 תאי עצב היורים כשהקוף הסתכל על פנים כדי ליצור את מה שפנים הקוף רואה מבלי לדעת אפילו איזה פנים הקוף רואה . כמו אמן רישומי משטרה העובד עם אדם כדי לשלב תווי פנים, הוא הצליח לקחת את התכונות שהציע פעילותו של כל נוירון אינדיבידואלי ולשלב אותם לפנים שלמות. בכמעט 70 אחוז מהמקרים, בני אדם שהוצאו מאתר ההמונים ב- Amazon, התאיםו לפנים המקוריות ולפנים המחושבות להיות זהות.

בהודעת העיתונאים נמסר כי "אנשים אומרים שתמונה שווה אלף מילים". "אבל אני רוצה לומר שתמונת פנים שווה בערך 200 נוירונים."

הפרצופים המלאכותיים שהוצגו בפני הקופים והשחזורים שביצעו החוקרים באמצעות הפעילות העצבית רק ממוחם. (דוריס צאו)

בוויל קונווי, מדעי המוח במכון הלאומי לעיניים, אמר שהמחקר החדש הרשים אותו.

"זה מספק חשבון עקרוני לאופן בו מתגלה זיהוי פנים, תוך שימוש בנתונים מנוירונים אמיתיים", אומר קונווי, שלא היה מעורב במחקר. הוא הוסיף כי עבודה כזו יכולה לעזור לנו לפתח טכנולוגיות טובות יותר לזיהוי פנים, שנמצאות כרגע בפגמים ידועים לשמצה. לפעמים התוצאה צוחקת, אך בפעמים אחרות נמצא כי האלגוריתמים שתוכנות אלה מסתמכים עליהם נמצאו כהטיות גזעיות חמורות.

בעתיד, צ'אנג רואה בעבודתו פוטנציאל המשמש בחקירות המשטרה לפרופיל עבריינים פוטנציאליים מעדים שראו אותם. אד קונור, מדעי המוח מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס, רואה לעצמו תוכנה שניתן לפתח כדי להתאים תכונות על סמך 50 מאפיינים אלה. תוכנית כזו, לדבריו, יכולה לאפשר לעדים ולמשטרה לכוונן פרצופים על סמך המאפיינים שבני האדם משתמשים בהם כדי להבדיל ביניהם, כמו מערכת של 50 מחוגים שעדים יכולים להפוך לפרצופים מורפיים לרגע שהם זוכרים יותר מכל.

"במקום שאנשים יתארו איך נראים אחרים, " משער צ'אנג, "נוכל למעשה לפענח ישירות את מחשבותיהם."

"לסופרים מגיע קודואים על כך שעזרו להניע את האזור החשוב הזה קדימה", אומר ג'ים דיקרלו, מהנדס ביו-רפואי ב- MIT שחוקר זיהוי אובייקטים בפרימטים. עם זאת, DiCarlo, שלא היה מעורב במחקר, חושב שהחוקרים אינם מוכיחים כראוי שצריך רק 200 נוירונים כדי להבחין בין פנים. במחקר שלו, הוא מציין, גילה כי דרוש בערך 50, 000 נוירונים כדי להבדיל בין אובייקטים בצורה יותר מציאותית, אך עדיין פחות מציאותיים מאשר פנים בעולם האמיתי.

בהתבסס על עבודה זו, DiCarlo מעריך כי זיהוי פרצופים ידרוש איפשהו בין 2, 000 ל 20, 000 נוירונים אפילו כדי להבדיל ביניהם באיכות גסה. "אם המחברים מאמינים שפרצופים מקודדים על ידי כמעט שלושה סדרי גודל פחות נוירונים, זה יהיה מדהים, " הוא אומר.

"בסך הכל, עבודה זו מהווה תוספת נחמדה לספרות הקיימת עם כמה ניתוחים מעולים", מסכם דיקרלו, "אך התחום שלנו עדיין לא נמצא בהבנה מלאה ומבוססת על מודל של הקוד העצבי לפרצופים."

קונור, שגם הוא לא היה מעורב במחקר החדש, מקווה שמחקר זה יעודד מחקר חדש בקרב מדעני המוח. לעתים קרובות מדי, לדבריו, ענף המדע הזה ביטל את פעולתו המורכבת יותר של המוח בדומה ל"קופסאות השחורות "של רשתות עצביות עמוקות במחשבים: עד כדי כך שאי אפשר להבין כיצד הם עובדים.

"קשה לדמיין שמישהו יעשה עבודה טובה יותר בהבנת האופן בו זהות הפנים מקודדת במוח, " אומר קונור מהמחקר החדש. "זה יעודד אנשים לחפש קודים עצביים ספציפיים ומורכבים לפעמים." הוא כבר דן עם Tsao באפשרות לחקור כיצד המוח מפרש את הבעות הפנים.

"מדעי המוח לעולם לא הופכים להיות מעניינים יותר מאשר כשהם מראים לנו מהם האירועים הגופניים במוח המולידים חוויות ספציפיות, " אומר קונור. "בעיניי זו הגביע הקדוש."