揭开大脑“面孔优生”之迷

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  冯 锋/编译
  十多年前,佛罗里达州的黛安娜·杜塞发现了一件怪事,它来自于一种不可思议的媒介:一块她亲手烤制的芝士三明治。当她瞪大眼睛盯着面包上一块褐色的烤痕时,一张熟悉的面孔跃入脑海。
  她说:我看见一张脸正抬头望着我,它就是圣母玛利亚。我感到非常震惊。
  “人脸面包”价值2.8万美元
  珍藏这块走了味的“老古董”十年后,杜塞把它拿到eBay网上出售。此次拍卖引起了极大的关注,三明治最终以2.8万美元成交,事实证明她不是唯一能看明白这样一张脸的人。
  这类面孔在2006年底一次次成为头条新闻,当时欧洲宇航局的“火星快车”轨道飞行器拍摄到了火星塞东尼亚地区最新的高品质三维影像,它的样子似一张人脸。这些照片再次激起了有关阴谋论的争论,人们认为地球上的国家政府正在竭力隐瞒火星上存在着具有高度智慧的生命这一事实。
  为什么我们目光所及的地方总能看到一张张奇特的面孔,总能看到月球上、罗夏墨迹测验中、海上溢油形成的图案?
  人脑为何“面孔优先”
  早在听说圣母玛利亚芝士三明治的故事之前,德国不莱梅大学的神经系统学家多丽丝·曹就隐约感到人类在脑对面孔的处理也许不同于其它物体。她怀疑是大脑的特定区域优先处理了面孔识别,就像大型客机向头等舱的乘客提供快速登机服务。
  曹说,除了面孔,一些中风病人能够很好的识别其它东西。因此我们开始质疑在大脑内是否真的存在某个区域控制着面孔的识别。
  曹利用磁共振成像技术记录猕猴大脑的活动区域,她向猕猴出示了各种不同的刺激物,其中包括水果、小玩意、拼图以及面孔图片。她立刻发现猴脑颞叶的三个部位似与面孔识别大有着密切的联系。
  曹说:“第一天我们把电极插入猴脑后,简直太令人震惊了,脑细胞敏捷地对面孔图片做出反应,但是对其他物体却没有任何反应。”
  她说:“非面孔的物体也许具有某种特征能够轻微发现这些面孔反射细胞。如果超过某种临界点,猕猴也许会认为它们看到的是一张脸。”她说,同样的道里,如果玉桂卷、露出地表的岩石和云的形状非常像一张脸,可能会激发脑内的面孔识别系统。
  用计算机模拟大脑
  麻省理工学院的认知科学家帕万·辛哈为弄清什么因素激发了脑部的面孔识别脉冲花费了多年的时间,研发中的识别潜在恐怖分子或侦察夜盗者的安全软件肯定能可靠地识别各种面孔。
  为研发在不太理想的环境中优先分辨出人类面孔的安全软件,辛哈把数百张面孔输入电脑。电脑汇集了大量信息后,它能够检测出对几乎所有的面孔都至关重要的关联,但是这些关联对非面孔的物体没有任何意义。辛哈说,事实上是非常简单的关系,眼睛总比额头颜色要深,嘴巴比面颊要深。如果把12组这样的关联放在一块,就能形成一个面孔模板,可以用来确定一张脸的形状。而且即使在面孔图片像素较低的情况下,哈的电脑也能识别出面孔。
  当辛哈向受试者出示12×14像素的模糊面部图像时,这些实验对象同样做得很好,他们能正确识别出75%的面部图像。这意味着人脑与电脑一样是全面的处理面像,就像一幅完整的图景,而非一次只观察一项面貌特征。
  辛哈说:“这些面部图像只是在一大团模糊不清的东西上几处黑乎乎的圆点。很明显,并没有充分的信息用来确定脸部的貌特征。然而,脸部整体结构的某些特征仍然可以让我们让识别出面孔”。
  电脑偶尔会发出错误的警报,辛哈说:“人脑也会犯类似的错误。像电脑一样,人脑正尝试着设立某种面部结构规律以建构一个面孔模板”。
  辛哈还说:“不过,这样的模板并非十全十美。有时真正的面孔并不符合这些结构规律,而非面孔的物体却与之吻合”。
  换言之,如果一头花纹奶牛身上的黑白斑纹恰好与我们脑海时里某种面孔形状的概念一致,那么我们就会把这种巧合诠释成圣诞老人来访或玛丽莲·梦露显灵。
  大脑学习的惯性
  美国波士顿大学的神经系统学家渡多边说:“尽管脑部的神经结构决定着人类能否看到物体上类似面孔的图案,但人们日常看到大量像人脸的东西,原因之一就是‘圣母玛利亚面包’现象在作怪。渡多边曾对大脑的学习过程做过研究,研究结时果表明在受到外界激后,人脑会持续感知到这种刺激,哪怕这种刺激物并不存在。”
  为了显示这一效果,渡多边让受试者坐在电脑屏幕前,一连串的模糊圆点从屏幕上飞快闪过。起初受试者不能弄清圆点的移动方向。然而他们进行了其他几轮试验,在试验中,要求他们识别出圆点在屏幕上移动时附加的字母。
  接下来,研究人员在受试者面前放了一块黑色屏幕并要求他们描述看到的内容,一件奇怪的事情发生了:受试者不仅坚称他们看到了圆点,而且他们还说这些圆点正在朝先前的方向移动。
  渡边多说:“由于反复看到这些圆点,受试者对圆点的敏感度大大增加。这样高度的敏感使得他们即使在圆点不存在的情况下,仍然感觉看到了它们。”
  他还强调说,因为面孔在人类的视世界占了相当多的部分,与实验中的圆点属于同一范畴:因为人们已经很习惯于面孔无处不在,对各种面孔的高度敏感度足以不断地使人作出各种错误的认识。
  渡多边说:“举个例子,如果人类生活在远古时代,那么他们可能带得老虎无处不在。”
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