婴儿的大脑和成人大脑以类似的方式识别人脸

在成人大脑的视觉皮层内,一个小区域是专门应对面孔,而附近地区表示强烈偏好身体或风景等场景。

神经学家早就猜测,这需要多年的儿童的视觉体验这些领域发展。然而,麻省理工学院的一项新研究表明,这些地区形成比我们之前所认为的要早。在一项研究中婴儿的年龄在2 - 9个月,研究人员发现的婴儿视觉皮层区域,已经显示出强劲的偏好的脸,身体,和场景,就像他们在成人。

“这些数据推动我们的发展,使婴儿的大脑看起来更类似于成人,在很多方面,比我们想象的早些时候,”丽贝卡·萨克斯说,约翰·w·Jarve脑与认知科学教授,麻省理工学院麦戈文脑研究所的一员,和新的研究的资深作者。

使用功能性磁共振成像(fMRI),研究人员收集了50多名婴儿的可用数据,数量远远超过任何研究实验室已经能够扫描。这允许他们来检查婴儿视觉皮层的方式已经不可能直到现在。

“这是一个结果,会让很多人真正应对他们对婴儿大脑的理解发展的起点,和发展本身,”希瑟Kosakowski说,麻省理工学院的研究生和该研究的第一作者,在今天当代生物学。

独特的区域

20多年前,南希·坎维舍,沃尔特·a·Rosenblith麻省理工学院认知神经科学教授,使用功能磁共振成像发现的梭状回面孔区:一个小地区的视觉皮层反应更强烈的脸比任何其他类型的视觉输入。

自那时以来,坎维舍和她的同事也发现部分视觉皮层响应的身体(外纹体区域,或EBA),和场景(海马旁放置区域,或PPA)。

”这组功能非常独特的区域出现在或多或少相同的地方在几乎每一个成年人,”坎维舍说,世卫组织还在麻省理工学院的大脑中心的一员,思想,和机器,这项新研究的作者之一。“这对这些地区如何发展提出了这些问题。他们如何到达那里,你如何建立一个类似的大脑结构在每一个人吗?”

试图回答这些问题的一个方法是调查这些高度选择性地区第一次开发大脑。长期的假设是这些地区需要几年的视觉体验逐渐成为他们的具体目标的选择性。研究视觉皮层的科学家也发现了类似的选择性模式4或5岁的孩子,但很少有研究以下的儿童。

2017年,萨克斯和她的一个研究生,本·迪恩报道首次成功使用fMRI研究婴儿的大脑清醒。这项研究从九个孩子,其中包括数据,建议,婴儿有地区应对面临和场景,这些地区尚未高度选择性。例如,梭状回面孔区并没有表现出强烈的偏好人脸在其他类型的输入,包括人体或其他动物的脸。

然而,研究是有限的小数量的主题,并由其依赖的fMRI线圈,研究人员已经开发了特别是婴儿,没有提供高分辨率成像的线圈用于成人。

在新的研究中,研究人员想获得更好的数据,从更多的婴儿。他们建立了一个新的扫描仪婴儿更舒适和更强大,解决类似的功能磁共振成像扫描仪,用于研究成人大脑。

后进入专业扫描仪,以及父母的婴儿观看视频,显示的脸,身体部位,如踢脚或挥舞着双手,对象(如玩具,或山等自然场景。

研究人员招募了近90名婴儿在这项研究中,收集了52的可用的功能磁共振成像数据,其中一半贡献了高分辨率数据使用新的线圈。他们的分析显示,婴儿视觉皮层的特定区域显示高度选择性反应的脸,身体部位,和自然场景,这些反应在同一地点出现在成年人的大脑。自然场景的选择,然而,没有强大的脸或身体部分。

婴儿的大脑

研究结果表明,科学家的观念的婴儿大脑发育可能需要修订,以适应这些专业的观察区域开始类似的成年人比任何人预期的快。

“对这些数据如此令人兴奋的是他们彻底改变我们对理解婴儿的大脑,“Kosakowski说。“很多理论已经长大了视觉神经科学领域的适应的观点需要多年的发展这些特殊地区出现。实际上,我们要说的是,不,你只需要几个月的时间。”

因为他们的大脑区域的数据响应场景并不如其他地点他们观察,研究人员现在打算追求额外的研究区域,这一次更大的屏幕上显示婴儿图片,更真实的模拟一个场景内的经历。对于这个研究,他们计划使用近红外光谱(NIRS),一种非侵入性成像技术,不需要参与者在一个扫描器。

”让我们问婴儿是否有健壮的反应的视觉场景,我们低估了在这项研究中,因为视觉限制实验装置的扫描仪,”萨克斯说。

研究人员目前正在进一步分析收集的数据在这项研究中,希望学习更多关于发展的梭状回面孔区从最古老最年轻的婴儿他们研究进展。他们也希望执行新的实验研究认知的其他方面,包括婴儿的大脑如何应对语言和音乐。

参考:马Kosakowski霍奇金淋巴瘤,科恩,高桥,凯尔B,坎维舍N,萨克斯r .选择性反应的面孔,场景,并在腹侧视觉通路的婴儿尸体。咕咕叫杂志。2021;0 (0)。doi:10.1016 / j.cub.2021.10.064

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