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科技破譯老鼠面部表情 人類表情神經元有望精確定位
2020年04月08日 16:01:19
來源：化工儀器網 點擊量：7859
眾所周知，我們人類自身的喜怒哀樂等等各種或消極或積極或平靜的內心情緒往往通過面部表情自然而然地流露出來。而也正是這些生動傳神的面部表情，我們能夠據此觀察和了解自身內心深處的真實情緒、情感的表達。事實上，從科學角度來看，人類之所以會有豐富的面部表情，與大腦中編碼特定表情的神經元有關。
【化工儀器網 時事熱點】眾所周知，我們人類自身的喜怒哀樂等等各種或消極或積極或平靜的內心情緒往往通過面部表情自然而然地流露出來。而也正是這些生動傳神的面部表情，我們能夠據此觀察和了解自身內心深處的真實情緒、情感的表達。事實上，從科學角度來看，人類之所以會有豐富的面部表情，與大腦中編碼特定表情的神經元有關。
據了解，人類大腦中擁有四通八達的神經元網絡，這些龐大的神經元網絡組織是儲存特定記憶的所在，是掌控人類一切行為習慣的中樞機構。而大腦中除了擁有編碼特定表情的神經元外，還有控制人類運動、平衡能力等的運動神經元，以及使人類擁有學習能力、認知能力、模仿能力的鏡像神經元。一旦這些神經元網絡受損，人體就會缺失某項機能，難以正常生活。在一類神經元疾病中我們早有耳聞的便屬漸凍癥了。該項疾病是由于人體大腦中運動神經元受損所致?；颊叩纳眢w肌肉會逐漸萎縮和無力，以至癱瘓。由此可見，神經元對于我們人類的正常行為習慣具有重要意義，對其進行深入研究是攻克人類罹患多種神經性疾病的重要方向。
然而，在千萬年來的演化進程中，現代人類的大腦已經不同于原始人類，擁有復雜的結構和運轉機制，故而揭秘大腦的奧秘并非易事。僅就大腦中編碼表情的神經元而言，對其進行精準定位就已經是困難重重了。不過，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，相關的研究探索正在如火如荼地進行中。
近日，德國馬普學會神經生物學研究所的神經學家Nadine Gogolla領導的研究團隊在《科學》上發(fā)表了一項研究。該項研究成果表明，研究人員們通過利用機器學習算法破譯實驗室老鼠令人百思不得其解的面部表情。這項研究發(fā)現或將有助于精確定位人體大腦中掌控特定表情的神經元。
那么為何要通過研究動物的面部表情來間接揭示人類面部表情的神經元運轉機制呢？事實上，早在大約150年，提出生物進化論的著名生物學家達爾文就曾指出，動物的面部表情和人類一樣，是揭示情緒的窗口。不過，當時礙于科學技術發(fā)展水平的限制，相關的研究還難以展開。近些年來，科學技術發(fā)展日新月異，各類先進的科學儀器紛紛問世，研究人員們借助于顯微鏡、照相機和基因測序等高科技，捕捉和分析動物的面部運動規(guī)律，從而研究情緒的產生機制。
在上述新研究當中，研究人員們首先將老鼠的頭部固定不動，然后對老鼠進行不同的感官刺激，再利用照相機拍攝觀察老鼠的面部表情。當然，僅靠觀察老鼠的面部表情，科學家們并不能準確得知這些表情背后所代表的真實情感含義。隨后，研究人員們利用機器學習算法識別出由特定的面部肌肉群運動所產生的不同表情，由此觀察面部表情可以避免實驗者的主觀偏見。接下來，研究人員利用光遺傳學技術在大腦中探尋編碼這些情緒的腦細胞。后，研究團隊使用雙光子鈣成像技術識別老鼠大腦中的單個神經元。神經學家Gogolla推測，大腦對情感的編碼是進化保守的，因此人類和老鼠的編碼可能有一些共同特征。
科學研究層層遞進，抽絲剝繭，在人類肉眼看不到的復雜神經元網絡中探尋摸索，試圖破譯面部表情背后的情緒形成機制。這是人類了解自身大腦運轉機制的一小步，更是科技發(fā)展的一大步。今后，在更多先進儀器設備的助力下，相信我們會揭開大腦的更多奧秘。
資料來源參考：中國科學報、百度百科
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