你能記住多少張臉？

　　研究發(fā)現(xiàn)，人類平均能記住約5000張面孔(波動范圍約為1000～10000)，這一能力在自然界中無可比擬。

　　而大多數(shù)動物識別同類主要依賴氣味或聲音，而不是臉。一些高度社會化的家畜，比如綿羊，在經(jīng)過特殊訓(xùn)練后能記住大約50張羊臉，僅有人類的百分之一。

　　除了人類以外的其他靈長類，識臉能力在動物界也屬于佼佼者，但數(shù)量多在數(shù)十到上百張之間，目前仍缺乏確切的上限數(shù)據(jù)。

　　為什么人類擁有如此出眾的“認臉”能力呢？

　　人類擁有與生俱來的

　　“認臉系統(tǒng)”

　　這是因為人腦中存在一套專門“認臉”的系統(tǒng)。

　　二十多年前，麻省理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家 Nancy Kanwisher 發(fā)現(xiàn)，大腦顳葉中的梭狀回面孔區(qū)(fusiform face area，F(xiàn)FA) 對人臉的反應(yīng)遠強于其他物體，是識別面孔的核心區(qū)域。

　　那么，這個腦區(qū)對人臉的反應(yīng)是經(jīng)過后天訓(xùn)練發(fā)展而來的，還是大腦中先天固有的結(jié)構(gòu)？

　　為了回答這個問題，Kanwisher讓先天失明的受試者在fMRI掃描中觸摸3D打印的人臉模型，并與觸摸椅子、手或迷宮等物體的反應(yīng)進行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，先天失明者的大腦 FFA 依舊會對“人臉”表現(xiàn)出特定的激活。

　　這就說明FFA對面孔的識別并不完全依賴學(xué)習(xí)，而是大腦與生俱來的能力！更有意思的是，F(xiàn)FA并不是大腦中唯一用來“認臉”的腦區(qū)。研究陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，人腦對面孔的識別其實需要一整套系統(tǒng)的協(xié)同參與。

　　比如，位于枕葉的枕葉面孔區(qū)(Occipital Face Area, OFA)，就像識臉網(wǎng)絡(luò)的“先鋒部隊”。它專門處理眼睛、鼻子和嘴巴等五官“零部件”。當一張臉出現(xiàn)在我們眼前時，OFA 只需 約 100 毫秒 就能被激活，迅速對局部特征進行拆解，并將信息傳遞給 FFA 和上顳溝(Superior Temporal Sulcus, STS)。所以如果OFA出現(xiàn)問題，識別人臉就會變的很困難。

　　如果說 OFA的作用是拆解五官，那么STS則更像是一個“動態(tài)解碼器”。它對靜態(tài)的面孔特征興趣不大，卻對動態(tài)特征極為敏感，尤其擅長捕捉 一顰一笑、眼神轉(zhuǎn)動、嘴唇開合等細微變化。

　　正因為有STS的參與，我們不僅能認出“這是誰”，還能理解“他在表達什么情緒”“注意力投向哪里”，甚至在一定程度上推測對方的意圖。STS 的參與也解釋了為什么比起靜態(tài)照片，在現(xiàn)實生活或視頻中，我們更容易認出熟人。

　　除了以上三個腦區(qū)，杏仁核(amygdala)也深度參與到面孔識別中，扮演”情緒雷達“的作用，可以精準的識別出臉上的“憤怒”“厭惡”“喜悅”等顯著情緒。

　　最后，所有信息會在前額葉皮層(Prefrontal Cortex, PFC)匯總，為這張臉附加上”身份標簽與社會評價，比如是否值得合作，是否具有吸引力等。

　　人類擁有豐富的

　　“捏臉”基因

　　人類之所以能“看臉識人”，不僅依賴于大腦中專門的識別系統(tǒng)，還因為我們本身就擁有極其豐富的面孔特征，這是經(jīng)歷了多年演化歷程，刻在基因里的禮物。

　　從鼻梁的高低、顴骨的寬窄，到眼裂的形態(tài)、膚色的差異、下頜的輪廓，這些特征都由基因調(diào)控。不同基因的組合方式，像是為每個人生成了一串獨特的密碼，使得每一張臉都帶有無法復(fù)制的“個體標識”。也正因如此，人臉成為了區(qū)分彼此最直觀、最可靠的ID。

　　就拿五官中最不起眼的耳朵來說，老一輩稱之有福相的大耳垂(Lobe size, 耳垂大小)由 3、6和10號染色體上三個不同的基因位點(rs10212119，rs1990618 和 rs12538515)共同決定，年輕人中流行的精靈耳(Ear protrusion，耳廓外翻)，則與2號染色體上的rs3827760位點的基因突變密切相關(guān)。

　　不僅是五官的細節(jié)特征，面部的立體感和五官的整體比例，其實也早已寫在基因里。2019 年的一項研究通過對上萬名歐洲人的78個面部特征進行分析，從中提煉出 13 個關(guān)鍵點，并最終鎖定了24個相關(guān)基因。

　　其中，例如 PAX3 基因，會在胚胎發(fā)育階段通過調(diào)控神經(jīng)嵴細胞的生長與分化，進而決定兩眼間距、鼻梁高度，以及整個中面部的結(jié)構(gòu)。

　　從小baby時期開始

　　人類就沉迷看臉

　　人類不僅擁有高級的“認臉系統(tǒng)”和豐富的“捏臉”基因，還從嬰兒時期就對“人臉”更感興趣。

　　科學(xué)家們曾在嬰兒出生后數(shù)小時，就讓他們觀看不同的圖案。其中一種是“類似人臉”的配置(兩點在上，一條橫線在下，類似眼睛+嘴)，另一種是同樣元素但隨機排列的圖形。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新生兒會更長時間注視“類似人臉”的圖案，說明他們天生就對面孔結(jié)構(gòu)更感興趣。

　　不僅如此，2017年的一個實驗中，科學(xué)家利用光源投射出三個點，通過母體腹壁照到子宮內(nèi)。點的排列有兩種：正立的人臉樣配置(兩個在上，一個在下)和倒置配置(兩個在下，一個在上)。

　　通過超聲掃描觀察胎兒的姿勢發(fā)現(xiàn)，胎兒的頭部會更頻繁地轉(zhuǎn)向正立的臉樣配置，說明對面孔的偏好在出生前就已顯現(xiàn)。

　　嬰兒對人臉的天生偏愛或許是因為他們需要通過“看臉”的視覺刺激來鍛煉認臉的能力。研究表明，如果嬰兒在早期嚴重缺乏面孔刺激(例如因先天性白內(nèi)障而長期看不見，直到手術(shù)后才恢復(fù)視覺)，即便視覺功能后來恢復(fù)正常，他們在識別人臉方面的能力也會明顯受限。這說明人腦中的認臉系統(tǒng)并不是單純的“預(yù)設(shè)程序”，而能在后天的學(xué)習(xí)中訓(xùn)練優(yōu)化。

　　正是這種復(fù)雜而微妙的機制，讓“看臉識人”成為人類獨特的天賦。

　　所以，下次在茫茫人海中與好朋友目光鎖定時，不妨想起，這份認出彼此的能力，是屬于人類的浪漫奇跡。

　　本文為科普中國·創(chuàng)作培育計劃扶持作品

　　出品丨中國科協(xié)科普部

　　監(jiān)制丨中國科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

　　作者丨哈代 浙江大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)博士

　　(科普中國微信公眾號)