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研究猴子大腦識別人臉 柏克萊加大教授曹穎獲卡弗里獎

柏克萊加大分子與細胞生物學華裔教授曹穎(Doris Ying Tsao),因為發現並研究猴子大腦中識別人臉的特定區域,與另外兩名科學家分享頗有盛譽的2024年卡弗里獎。(取自柏克萊加大官網)
柏克萊加大分子與細胞生物學華裔教授曹穎(Doris Ying Tsao),因為發現並研究猴子大腦中識別人臉的特定區域,與另外兩名科學家分享頗有盛譽的2024年卡弗里獎。(取自柏克萊加大官網)

挪威科學與文學院(Norwegian Academy of Science and Letters)宣布,柏克萊加大分子與細胞生物學華裔教授曹穎(Doris Ying Tsao),因為發現並研究猴子大腦中識別人臉的特定區域,與另外兩名科學家分享頗有盛譽的2024年卡弗里獎(Kavli Prizes)神經科學類獎項。

自2008年以來,挪威科學與文學院、挪威教育與研究部和美國卡弗里基金會(The Kavli Foundation)合作,在天體物理學、納米科學和神經科學領域頒發卡弗里獎。各領域的獲獎者將分享100萬元獎金。曹穎與波士頓麻省理工學院(MIT)的坎維舍(Nancy Kanwisher)和紐約洛克菲勒大學的弗萊瓦爾德(Winrich Freiwald)分享神經科學獎。

出生於中國江蘇省常州市的曹穎,幼年隨父母來美,先後就讀於加州理工學院、哈佛大學,曾在加州理工學院任職,她在2018年獲麥克阿瑟天才獎,2020年當選美國國家科學院院士。2021年到柏克萊加大任教,是學校威爾斯神經科學研究所(Helen Wills Neuroscience Institute)成員,因在靈長類動物獼猴身上進行的大腦圖譜研究而聞名。

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柏克萊加大分子與細胞生物學華裔教授曹穎(Doris Ying Tsao),因為發現並研究猴子大腦中識別人臉的特定區域,與另外兩名科學家分享頗有盛譽的2024年卡弗里獎。(視頻截圖)

曹穎首先利用功能磁共振成像(fMRI)引導的電生理學方法,確定獼猴顳下部皮層的特定區域,當向動物展示人臉和猴子臉的圖片時,這些區域會被更強烈地啟動。她最終在顳下皮層找到了六個「面部斑塊」(face patches)。然後,她與紐約洛克菲勒大學的弗萊瓦爾德合作,在這些區域插入電極,詳細研究猴子神經元如何對人臉的不同方面做出反應,包括觀察人臉的角度。

透過多年研究,曹穎幫助揭示了面部斑塊的內部工作原理。她和同事們找到一種簡單的代碼,能夠僅僅通過幾百個神經元的電活動,就詳細地重建猴子看到的人臉。他們還發現了大腦用來編碼熟悉面孔的獨特代碼,為了解大腦皮層如何編碼記憶提供了新的視角。

在卡弗里獎基金會的採訪視頻中,曹穎充滿激情的說,第一次將電極放入猴子體內,發現幾乎所有細胞都會對人臉做出選擇性反應,實在令人驚訝,「這為我們打開了通往『木匠鋪』的大門。現在我們可以研究大腦是如何構建面部特徵這一不可言喻的東西,然後找出細胞實際使用的代碼,發現單個神經元代表了高維面部空間中的不同特徵。我們甚至可以從幾百個神經元的反應中重建猴子看到的臉,令人滿意。」

在一篇自傳體小品中,曹穎描述說,1997年,她就讀研究生,對大腦如此完美地將面部斑塊系統中的人臉表徵、整合到更大的環境表徵中的能力感到困惑。在柏克萊加大,她還在研究領域更寬泛的問題,「大腦如何表現我們周圍的整個三維空間。細胞薄片中的電活動是如何創造出空間中物體的感知的?」

柏克萊加大 加州 哈佛大學

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