Bestimmen, ob ein Gesicht echt ist - wie macht das Gehirn es?

Das menschliche Gehirn ist in der Lage, Bilder zu finden, die überall Gesichter ähneln, egal, ob es sich um Jesu Gesicht auf einer Tortilla oder New Hampshires ehemaligen Granit "Old Man of the Mountain" handelt. Laut einer Studie von Pawan Sinha, Professor für Gehirn- und Kognitionswissenschaften am MIT und seinen Kollegen, glaubt das normale menschliche Gehirn fast nie, dass solche Objekte wirklich menschliche Gesichter sind. Die Studie wurde am 4. Januar in der Proceedings der Royal Society B.
Sinha erklärt:

"Man kann sagen, dass es eine gewisse" Schärfe "hat, aber auf der anderen Seite wird man nicht in die Irre geführt, dass es ein echtes Gesicht ist."

Nach der Untersuchung bestimmt die linke Gehirnhälfte, der Gyrus fusiformis - eine Region des Gehirns, die mit Gesichtserkennung verbunden ist - sorgfältig, wie sehr ein Bild einem Gesicht ähnelt, während der rechte fusiforme Gyrus diese Daten zu verwenden scheint, um schnell zu bestimmen, ob oder nicht das Gesicht ist echt.
Obwohl hemisphärische Unterschiede in anderen Gehirnfunktionen wie Sprache und räumlicher Wahrnehmung beobachtet wurden, ist dies eines der ersten bekannten Beispiele für die linke und rechte Seite des Gehirns, die unterschiedliche Aufgaben bei visuellen Verarbeitungsaufgaben übernehmen Sinha.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Neuronen, die sich auf der Unterseite des Gehirns im Gyrus fusiformis befinden, bevorzugt auf das Gesicht reagieren.

Um herauszufinden, wie diese Region des Gehirns bestimmt, ob Gesichter echt sind oder nicht, insbesondere wenn ein Objekt einem Gesicht auffallend ähnelt, schuf das Team eine Sequenz von Bildern, die von echten Gesichtern bis zu Gesichtern reichte, die nicht wie Gesichter aussahen. Bilder, die menschlichen Gesichtern sehr ähnelten, wurden durch die Analyse von Fotos gefunden, die von Bildverarbeitungssystemen irrtümlicherweise als Gesichter markiert worden waren.
Diese Bilder wurden dann menschlichen Beobachtern gezeigt, die dann anhand einer Reihe von Eins-zu-Eins-Vergleichen bewerteten, wie sehr jedes Bild einem Gesicht ähnelte. Diese Ergebnisse ermöglichten es den Forschern, die Bilder nach "Gesicht" zu ordnen.
Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) wurde dann verwendet, um die Gehirne der Teilnehmer zu scannen, während sie die Bilder kategorisierten. Das Team entdeckte, dass auf der rechten Seite des Gehirns Aktivierungsmuster innerhalb des Fusionsfortsatzes für alle echten Gesichtsbilder ziemlich konsistent blieben, sich aber signifikant für alle Nicht-Gesichtsbilder änderten, unabhängig davon, wie sehr sie wie ein Gesicht aussahen Die rechte Seite des Gehirns ist beteiligt an der Bestimmung, ob ein Gesicht echt ist oder nicht.
In der analogen Region auf der linken Seite des Gehirns fand das Team heraus, dass sich die Aktivitätsmuster nach und nach veränderten, wenn die Bilder an die Oberfläche kamen. Außerdem stellten sie fest, dass es keine klare Trennung zwischen Nicht-Gesichtern und Gesichtern gab. Das Team kam zu dem Schluss, dass die linke Seite des Gehirns dafür verantwortlich ist, zu bestimmen, wie stark ein Bild einem Gesicht ähnelt, aber nicht der einen oder anderen Kategorie zuordnet.

Sinha erklärte:

"Aus der rechnerischen Perspektive kann man die Spekulation machen, dass die Linke das anfängliche schwere Heben macht. Sie versucht zu bestimmen, wie facettenhaft ein Muster ist, ohne die endgültige Entscheidung darüber zu treffen, ob ich es ein Gesicht nennen werde."

Bildgebende Analyse-Technologie erlaubt den Forschern, Aktivitätsmuster über den Gyrus fusiforme zu untersuchen.
Das Team entdeckte, dass die Aktivierung auf der linken Seite des Gyrus fusiformis um einige Sekunden schneller war als die rechte Seite, was die Theorie stützt, dass die linke Seite zuerst Informationen erhält und dann die Daten auf die rechte Seite überträgt.

Sinha erklärt, dass angesichts der Trägheit der fMRT-Signale (die auf Veränderungen des Blutflusses beruhen) das Timing noch keinen endgültigen Beweis darstellt, "aber es ist eine sehr interessante Möglichkeit, weil es diesen monolithischen Begriff der Gesichtsverarbeitung auseinander zu reißen beginnt angefangen zu verstehen, was die Bestandteile dieses gesamten Gesichtsbearbeitungssystems sind. "
Ziel des Teams ist es, mehr Beweise für zeitliche Zusammenhänge zwischen den beiden Seiten zu gewinnen, und zwar mit Hilfe von Magnetoenzephalographie (MEG) oder Elektroenzephalographie (EEG), zwei Technologien, die eine viel genauere Sicht auf das Timing der Gehirnaktivität ermöglichen.
Darüber hinaus wollen die Forscher herausfinden, wie und wann die beiden Hemisphären diese unabhängigen Funktionen entwickeln, indem sie blinde Kinder untersuchen, deren Sehvermögen bereits in jungen Jahren wiederhergestellt ist. Mehrere Kinder erhielten eine Behandlung durch das Projekt Prakash, eine Initiative, die von Sinha gestartet wurde, um blinde Kinder in Indien zu finden und zu behandeln.
Ming Meng Hauptautor des Berichts ist ein ehemaliger Postdoc in Sinhas Labor und derzeit Assistant Professor am Dartmouth College. Andere Autoren sind Tharian Cherian '09 und Gaurav Singal, der kürzlich einen MD von der Harvard-MIT-Abteilung für Gesundheitswissenschaften und Technologie erhielt und derzeit im Massachusetts General Hospital ansässig ist.
Geschrieben von Grace Rattue