Αποκρυπτογράφηση του νευρωνικού κώδικα αναγνώρισης προσώπων

Αριστερά το πραγματικό πρόσωπο που δείχτηκε σε πίθηκο και δεξιά η αναπαράστασή του, όπως προβλέφθηκε με βάση την εγκεφαλική δραστηριότητα του πιθήκου

Οι μελέτες απεικόνισης του εγκεφάλου αποκάλυψαν ότι αρκετές περιοχές μεγέθους βατόμουρου μέσα στους μετωπιαίους λοβούς του εγκεφάλου ειδικεύονται στην αναγνώριση προσώπων. Οι νευροεπιστήμονες ονομάζουν αυτές τις περιοχές «λωρίδες προσώπων». Ομως, ούτε οι σαρώσεις του εγκεφάλου, ούτε οι κλινικές έρευνες με ασθενείς, που έχουν εμφυτευμένα ηλεκτρόδια στον εγκέφαλό τους, μπόρεσαν να εξηγήσουν πώς λειτουργούν αυτές οι λωρίδες.
Πρόσφατα, η βιολόγος Ντόρις Τσάο και οι συνάδελφοί της στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, κατάφεραν τελικά να αποκρυπτογραφήσουν τον νευρωνικό κώδικα αναγνώρισης προσώπων, στα πρωτεύοντα θηλαστικά. Ανακάλυψαν ότι η ταχύτητα πυροδότησης κάθε νευρικού κυττάρου μέσα στις λωρίδες προσώπων αντιστοιχεί σε ένα διαφορετικό χαρακτηριστικό του προσώπου. Οι νευρώνες ρυθμίζονται καθώς αναπτύσσεται ο εγκέφαλος και αλληλεπιδρά με το περιβάλλον, ώστε ο καθένας να αντιδρά σε μικρά τμήματα πληροφοριών, που μετά συνδυάζονται με ποικίλους τρόπους, για να συνθέσουν την εικόνα κάθε προσώπου που συναντά το ζώο. «Οι τιμές κάθε ρυθμιστή είναι τόσο προβλέψιμες, που μπορούμε να ανασυνθέσουμε το πρόσωπο που βλέπει ο πίθηκος, απλώς παρακολουθώντας την ηλεκτρική δραστηριότητα των (σ.σ. εξειδικευμένων) κυττάρων που διαθέτει για τα πρόσωπα».
Παλιότερες έρευνες είχαν δείξει ότι ενδεχομένως υπάρχουν στον εγκέφαλο νευρώνες που ο καθένας κωδικοποιεί τα χαρακτηριστικά προσώπου ενός και μόνο ατόμου. Η έρευνα της Τσάο και των συνεργατών της κατέρριψε αυτήν τη θεωρία, διαπιστώνοντας ότι οι νευρώνες στις λωρίδες προσώπου έχουν διαφορετικό καταμερισμό εργασίας, με τους νευρώνες κάθε λωρίδας να ειδικεύονται σε κάποιο επιμέρους, συμπληρωματικό χαρακτηριστικό ενός προσώπου και όλοι μαζί να συνεργάζονται, να επικοινωνούν και να οικοδομούν τη συνολική εικόνα του προσώπου. Από τη στιγμή που αναγνώρισαν την ύπαρξη αυτού του καταμερισμού, οι ερευνητές ανέπτυξαν αντίστοιχο νευρωνικό μαθηματικό μοντέλο και έδειξαν σε πιθήκους εικόνες προσώπων που δεν είχαν ξαναδεί. Χρησιμοποιώντας το μοντέλο και τον αλγόριθμο για το πώς αντιδρούν οι διάφοροι νευρώνες, μπόρεσαν να αναπαράγουν ψηφιακά την εικόνα που έβλεπε ο πίθηκος. Οι αναπαραστάσεις των εικόνων ήταν εκπληκτικά ακριβείς, σχεδόν αξεχώριστες από τις πραγματικές εικόνες που είχαν δει οι πίθηκοι.
Διαπιστώθηκε ότι χρειαζόταν μικρός αριθμός νευρώνων για να αναπαρασταθούν από το μαθηματικό μοντέλο τα πρόσωπα που δείχνονταν στα ζώα. Μόλις 205 κύτταρα! Αυτό δείχνει την αποτελεσματικότητα και πόσο συμπαγές είναι το σύστημα αναγνώρισης προσώπων και γιατί μπορούμε να διακρίνουμε ένα πρόσωπο ανάμεσα σε χιλιάδες άλλα, χωρίς να χρειάζεται να αφιερώσουμε μεγάλο μέρος του εγκεφάλου μας σε αυτήν τη δραστηριότητα. Οπως έδειξαν λειτουργικές απεικονίσεις μαγνητικού συντονισμού (fMRI), ο εγκεφαλικός μηχανισμός αναγνώρισης προσώπων στον άνθρωπο είναι παρόμοιος με εκείνον των πιθήκων, αν και ο αριθμός των λωρίδων προσώπων στον άνθρωπο μπορεί να είναι διαφορετικός.
Οπως επισημαίνει ο Αντριαν Νέστορ, νευροεπιστήμονας του πανεπιστημίου του Τορόντο, που επίσης μελετά την αναγνώριση προσώπων, το θέμα δεν περιορίζεται στα πρόσωπα. Τελικός σκοπός είναι η αποκωδικοποίηση του νευρωνικού κώδικα αναγνώρισης οποιουδήποτε αντικειμένου.
Με άλλα λόγια, έχει ανοίξει ο δρόμος ώστε να είναι δυνατό να «κρυφοκοιτάξει» κανείς μέσα στον εγκέφαλο, για να δει το πρόσωπο του ανθρώπου που σκέφτεσαι. Αύριο ίσως μπορεί να έχει πλήρη και ακριβή εικόνα, τουλάχιστον των μη αφηρημένων σκέψεων, που σχετίζονται με πρόσωπα και πράγματα, ακόμη και να «βιντεοσκοπεί» τα όνειρά σου.