Forscher kartieren, wie das Gehirn vertraute Gesichter verarbeitet
Auf einen Blick können Sie das Gesicht eines Freundes erkennen, ob er glücklich oder traurig ist oder ob Sie ihn seit einem Jahrzehnt nicht mehr gesehen haben. Aber wie erkennt das Gehirn bekannte Gesichter trotz großer Unterschiede in ihrer Erscheinung mühelos?
Forscher der Carnegie Mellon University sind dem Verständnis der neuronalen Grundlagen der Gesichtsidentifikation näher als je zuvor.
In einer Studie veröffentlicht in der Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS) verwendeten sie hochentwickelte Bildgebungsinstrumente und Berechnungsmethoden für das Gehirn, um die Echtzeit-Gehirnprozesse zu messen, die das Erscheinungsbild eines Gesichts in die Erkennung eines Individuums umwandeln.
Die Forscher sind zuversichtlich, dass die Ergebnisse verwendet werden können, um den genauen Punkt zu lokalisieren, an dem das visuelle Wahrnehmungssystem bei verschiedenen Störungen und Verletzungen zusammenbricht, von Legasthenie in der Entwicklung über Prosopagnosie bis hin zu Gesichtsblindheit.
"Unsere Ergebnisse liefern einen Schritt zum Verständnis der Phasen der Informationsverarbeitung, die beginnen, wenn ein Bild eines Gesichts zum ersten Mal in das Auge einer Person eindringt und sich in den nächsten paar hundert Millisekunden entfaltet, bis die Person die Identität des Gesichts erkennen kann", sagte er Dr. Mark D. Vida, Postdoktorand am Institut für Psychologie und am Zentrum für neuronale Grundlagen der Kognition (CNBC) des Dietrich College für Geistes- und Sozialwissenschaften.
Um festzustellen, wie das Gehirn Gesichter schnell unterscheidet, haben die Forscher das Gehirn von vier Personen mithilfe der Magnetenzephalographie (MEG) gescannt.
MEG ermöglichte es ihnen, die laufende Gehirnaktivität im gesamten Gehirn Millisekunden für Millisekunden zu messen, während die Teilnehmer Bilder von 91 verschiedenen Personen mit jeweils zwei Gesichtsausdrücken betrachteten: glücklich und neutral.
Die Teilnehmer gaben an, als sie erkannten, dass sich das Gesicht derselben Person unabhängig vom Ausdruck wiederholte.
Mithilfe der MEG-Scans konnten die Forscher für jeden von vielen Zeitpunkten herausfinden, welche Teile des Gehirns auf dem Aussehen basierende Informationen und welche auf der Identität basierende Informationen codieren.
Die Forscher verglichen die neuronalen Daten auch mit Verhaltensbeurteilungen der Gesichtsbilder von Menschen, deren Beurteilungen hauptsächlich auf identitätsbasierten Informationen beruhten.
Anschließend validierten sie die Ergebnisse, indem sie die neuronalen Daten mit den Informationen verglichen, die in verschiedenen Teilen einer Computersimulation eines künstlichen neuronalen Netzwerks vorhanden waren, das darauf trainiert war, Personen aus denselben Gesichtsbildern zu erkennen.
"Die Kombination der detaillierten Timing-Informationen aus der MEG-Bildgebung mit Rechenmodellen für die Funktionsweise des visuellen Systems bietet möglicherweise einen Einblick in die Echtzeit-Gehirnprozesse, die vielen anderen Fähigkeiten über die Gesichtserkennung hinaus zugrunde liegen", sagte Dr. David C. Plaut, Professor der Psychologie und Mitglied der CNBC.
Quelle: Carnegie Mellon University
