Выражения лиц макак: за пределами простых рефлексов

Сила простой гримасы

Когда маленький ребёнок просит мороженое перед ужином, ответ «нет» может нести совершенно разные значения. Само слово нейтрально, но его воздействие полностью формируется лицом, которое его произносит. Лёгкая ухмылка полностью меняет динамику, в то время как строгий хмурый взгляд не оставляет места для переговоров.

Это повседневное взаимодействие подчёркивает фундаментальную истину о человеческой связи: жесты лица — это сложный язык сам по себе. Хотя недавние прорывы в интерфейсах «мозг-компьютер» были сосредоточены на расшифровке речи из нейронных сигналов, открывается новая граница — та, которая стремится перевести безмолвные, мощные истории, рассказанные нашими выражениями.

«Когда мой маленький племянник просит мороженое перед ужином, а я говорю «нет», значение полностью диктуется тем, помечено ли слово ухмылкой или строгим хмурым взглядом».

Карта невидимой схемы

На протяжении многих лет нейронаука выражений лица была областью предположений. Преобладающая теория предполагала чёткое разделение труда в мозгу. Отчёты о случаях у пациентов с определёнными поражениями мозга, казалось, подтверждали это: повреждение одной области могло нарушить эмоциональные выражения, в то время как повреждение другой могло повлиять на произвольные движения, такие как те, что используются в речи.

Однако этой модели не хватало ключевого куска головоломки. «Хотя в последние годы нейронаука хорошо разобралась в том, как мозг воспринимает выражения лица, мы знаем относительно мало о том, как они генерируются», — объясняет Джина Янни, нейроучёный из Пенсильванского университета. Чтобы восполнить этот пробел, Янни и её коллеги разработали новаторское исследование, чтобы наблюдать за этой нейронной машиной в действии.

Их исследование было сосредоточено на макакахмикрополевые электродные массивы, команда достигла нечто беспрецедентного: они могли записывать электрический «шум» отдельных нейронов в реальном времени, пока животные производили жесты лица. Этот подход вышел за пределы теоретических моделей, предлагая прямое окно в командный центр мозга для выражений.

Оспаривание старых предположений

Результаты эксперимента фундаментально опровергли устоявшуюся мудрость. Данные показали, что жесты лица у приматов — это не просто жёстко запрограммированные рефлексы или изолированные команды из одной области мозга. Вместо этого они возникают из удивительно сложной и распределённой сети нейронной активности.

Это открытие предполагает, что мозг не рассматривает улыбку, хмурость или гримасу как простой переключатель «вкл/выкл». Скорее, каждый жест — это скоординированный симфонический сигнал, оркестрированный с уровнем сложности, который соперничает с производством речи само по себе. Давно существующее верование в строгое разделение между эмоциональными и произвольными движениями лица, по-видимому, является упрощением гораздо более интегрированной системы.

• Нейронная активность для жестов распределена, а не локализована.
• Выражения лица сложнее простых рефлексов.
• Мозг интегрирует эмоциональные и произвольные сигналы.
• Общая мускулатура с людьми подтверждает модель.

Новый голос для безмолвных

Последствия этого исследования выходят далеко за пределы лаборатории. Для пациентов, которые потеряли способность говорить из-за инсульта, паралича или нейродегенеративного заболевания, нейропротезы предлагают связь с внешним миром. Современные технологии почти полностью сосредоточены на преобразовании мыслей в текст или синтезированную речь.

Янни представляет себе будущее, где эти устройства предлагают более богатую, более тонкую форму коммуникации. «Именно поэтому в будущем, как она считает, нейропротезы для пациентов с инсультом или параличом будут расшифровывать жесты лица из сигналов мозга так же, как они расшифровывают речь». Понимая нейронную основу выражений лица, мы можем построить технологию, которая восстанавливает не только способность передавать информацию, но и способность передавать чувство — вернуть ухмылку, хмурость и весь спектр человеческих эмоций, которые делают общение значимым.

Будущее выражения

Это знаковое исследование на макаках предоставляет фундаментальные знания, необходимые для расшифровки языка мозга жестов лица. Доказав, что эти движения являются продуктом сложной нейронной схемы, исследователи открыли дверь к новому поколению вспомогательных технологий.

Путь вперед включает в себя построение на этой работе для создания декодеров, которые могут интерпретировать эти сложные сигналы из мозга. Конечная цель — будущее, где технология может не только говорить наши мысли, но и показывать наши чувства, восстанавливая жизненно важную часть человеческой идентичности для тех, кто её потерял.