大家下午好，我是来自物体视觉研究组的姚梦娜，今天给大家介绍大脑中的物体识别网络。在春节期间热播的电影《唐人街探案2》中有这样一个片段，为了找到犯罪嫌疑人，两位侦探从两个犯罪现场分别调取了案发几天内的监控录像，仅凭肉眼扫描就在非常短的时间内找到了同时出现在两个犯罪现场的嫌疑人。当然电影中有夸大的成分，但是对于我们每一个人来说，在看到物体的一瞬间识别出它确实是非常容易的一件事情。
这个技能看似平淡无奇，其实暗藏奥秘。举个例子吧，对于一个你熟悉的人，无论他穿着什么样的衣服，留着什么样的发型，身处什么样的环境中，在你遇见他的时候，你依然可以迅速认出他并上前打招呼。你有没有细想过，你是如何认出他的？到底他身上的哪些特征给了你判断的依据？这涉及到一个非常重要的科学问题——大脑是如何在复杂多变的环境下迅速并准确地认知物体的。
为了探究这个问题，首先我们来了解一下大脑是如何处理图像信息的。这里显示的是一个猕猴大脑的侧面视图。当眼睛看到图像时，图像信息被视网膜所收集，通过电信号传入负责物体识别的腹侧视觉通路。在这条图像加工流水线的第一环节——初级视皮层（V1），形状、颜色、位置等简单信息被提取，进入较高级的视觉皮层V2，V3和V4，这些区域负责提取简单特征组合成的较复杂的纹理和图案信息。
经层层加工后得到的图像特征信息最后流入最高级的视觉皮层——下颞叶皮层（IT）。这一区域提取和物体有关的信息，并进行物体识别。腹侧视觉通路那么IT区是如何完成物体识别功能的呢？以人脸识别为例，上个世纪70年代，Charles Gross通过在猕猴IT脑区进行电生理记录，发现了对于人脸还有猴脸有特异性激活的细胞，并将这种细胞称为面孔细胞。
那么问题来了，这些细胞是分散在整个脑区单独发挥作用，还是聚集在一小块专门负责面孔识别的区域呢? 2002年，Dorris Tsao在给猕猴播放一系列不同物体（包含面孔）图片的同时对其进行功能性核磁共振扫描，并发现在IT区确实是有专门负责面孔识别的区域。面孔脑区大致一共有6个，分别为后侧的PL，中间的MF和ML，和前侧的AF，AL和AM。面孔脑区的定位那么位于面孔脑区的神经元是如何编码面孔的呢？
Dorris Tsao实验室做了这样的实验，在猕猴看一系列脸部图片的同时，在猴子的面孔脑区进行电生理信号记录，并且发现面孔脑区的神经元确实对于面孔有特异性发放。在猕猴观看脸部图像时对面孔脑区进行神经元电信号记录这是记录到的一个面孔神经元，从视频中我们可以看出，它对于特定的一张面孔是有特异性发放的，无论是正面还是侧面，头朝向哪里，该神经元的发放都是比较强的。
这一定程度上可以说明，脸的朝向对于该神经元来说是不重要的信息，不会影响它对面孔的识别。在AM记录到的单个神经元（对左侧的人脸有特异性发放）回到我们开头的问题，大脑是如何在复杂多变的环境中迅速并准确地提取物体的重要特征并识别出它的呢？以上面的神经元为例，脸朝向对于它来说是无关信息。那么什么特征对于面孔脑区的神经元来说是重要的呢？下颞叶皮层（IT）神经元到底对物体的哪些变化呈现不变性？
这是我们正在探索的问题。另外，物体空间是非常广阔的，并且IT区也是非常大的。除了面孔脑区之外，下颞叶皮层（IT）中除面孔脑区外的其他区域是否可以精细地划分为多个脑区？每个脑区分别编码哪些物体种类或特征？这也是我们研究的方向。谢谢大家。