Взгляд на человеческое лицо вызывает активность в нашем мозге в отличие от любого другого объекта

Возможно, это не ощущается, но наши глаза постоянно совершают быстрые, крошечные движения, называемые саккадами, воспринимая новую информацию, когда мы фокусируем взгляд на различных предметах окружающего мира. При этом наш мозг получает информацию - и в зависимости от того, что является объектом нашего взгляда, оказывается, что активность мозга может быть совершенно уникальной.

"Хотя мы обычно не воспринимаем собственные движения глаз, резкая смена визуального сигнала при каждой саккаде имеет существенные последствия на уровне нейронов", - объясняют исследователи в новом исследовании, проведенном под руководством первого автора и когнитивного нейробиолога Тобиаса Штаудигля из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана в Германии.

В ходе эксперимента Стаудигл и его коллеги работали с 13 пациентами с эпилепсией, в мозг которых были вживлены электроды для мониторинга их состояния. Подобное вмешательство может быть полезным для ученых, изучающих мозг, поэтому они часто обращаются к таким пациентам с уже вживленными электродами, на случай, если они захотят добровольно пожертвовать своим временем.

Так, пациенты согласились принять участие в исследовании, в ходе которого им было дано задание свободно рассматривать различные визуальные стимулы, отображаемые на экране, включая изображения человеческих лиц, лиц обезьян, а также нелицевые образы (изображения цветов, фруктов, автомобилей и так далее).

Пока они это делали, система слежения за глазами на основе камеры отслеживала, на какие объекты смотрят их глаза, а электроды одновременно контролировали нейронную активность в миндалине и гиппокампе - отдельных частях мозга, которые, помимо прочих функций, участвуют в различных аспектах обработки воспоминаний, причем миндалина также важна для регулирования наших эмоций.

Когда участники исследования смотрели на человеческие лица, нейроны между миндалиной и гиппокампом выстреливали и синхронизировались по определенной схеме, которая отличалась от результатов, полученных на другие стимулы, что команда интерпретирует как свидетельство того, как мозг обрабатывает кодирование памяти для важной социальной информации, в отличие от других несоциальных объектов.

"Можно легко утверждать, что лица являются одним из самых важных объектов, на которые мы смотрим", - говорит старший автор исследования Уэли Рутишаузер, директор отдела нейронаучных исследований некоммерческой медицинской и исследовательской организации Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе.

"Мы принимаем множество очень важных решений, глядя на лица, в том числе, доверяем ли мы кому-то, счастлив или зол другой человек, видели ли мы его раньше".

Основы для этих решений должны где-то закладываться, и исследователи говорят, что этот процесс можно увидеть в быстрой корректировке саккадических движений глаз.

Давно известно, что при виде лиц нейроны в миндалине начинают работать сильнее, чем при других видах стимулов, хотя причины этого оставались неясными.

"Одна из гипотез заключается в том, что эти сигналы передаются из миндалины через сильные проекции в гиппокамп, где они повышают и приоритизируют гиппокампальную обработку стимулов с высокой социальной и эмоциональной значимостью", - пишут исследователи.

"Это может способствовать кодированию гиппокампом памяти о значимых стимулах и событиях".

Исследователи отмечают, что доля клеток, визуально избирательных для человеческих лиц, была значительно больше в миндалине, чем в гиппокампе, что позволяет предположить, что миндалина играет более важную роль в идентификации социальных стимулов в первую очередь.

"Мы думаем, что это отражение того, что миндалина готовит гиппокамп к получению новой социально значимой информации, которая будет важна для запоминания", - говорит Рутишаузер.

Еще одним важным открытием стало то, что при наличии социальных стимулов увеличивалась дальняя связь между различными частями мозга.

"Когда фиксация на человеческом лице следовала за саккадой, нейронная связь между миндалиной и гиппокампом усиливалась", - пишут исследователи. "Тот же эффект не наблюдался при саккадах и фиксациях на других стимулах".

Однако когда участники смотрели на человеческие лица, которые они уже видели ранее в эксперименте, картина стрельбы нейронов в миндалине происходила медленнее - это говорит о том, что выученные и знакомые лица не вызывают такого же нейронного возбуждения, как новые социальные стимулы.

О результатах исследования сообщается в журнале Science Advances.