Czy funkcja zakrętu wrzecionowatego ogranicza się do rozpoznawania twarzy?

Czy funkcja zakrętu wrzecionowatego ogranicza się do rozpoznawania twarzy?

Kiedy patrzymy na czyjąś twarz, jeden z obszarów naszego mózgu – fragment kory skroniowej, nazywany zakrętem wrzecionowatym – zaczyna bardzo intensywnie pracować. Jak pokazują eksperymenty z użyciem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), zakręt wrzecionowaty, w szczególności pole FFA (fusiform face area), jest o wiele bardziej aktywny gdy badani patrzą na ludzkie twarze, a nie np. na narzędzia domowe. Ponadto uszkodzenia FFA prowadzą do niezwykle ciekawego zaburzenia, jakim jest prozopagnozja. Cierpiący na prozopagnozję nie są w stanie rozpoznawać konkretnych osób, nawet takich, które widzą codziennie, przez co by zidentyfikować rozmówców muszą zapamiętywać ich charakterystyczne cechy, jak wyraźny pieprzyk, długie włosy,albo duży nos.

Obserwacje te doprowadziły do powstania hipotezy mówiącej, że zakręt wrzecionowaty jest obszarem mózgu reagującym tylko na twarze. Pogląd taki jest zgodny z historią naszego gatunku: bardzo prawdopodobne, że relacje społeczne odgrywały niezwykle istotną rolę w trakcie ewolucji ludzkiej inteligencji (Byrne, 1996; Dunbar, 1998;  Cosmides, Barrett, Tooby, 2010). Twarz stanowiła więc kategorię bodźca, z którą nasi przodkowie mieli do czynienia najczęściej: warto było ją zauważać (czego efektem jest zjawisko pareidolii), rozpoznawać jej właściciela oraz dobrze interpretować informacje, które niosła jej ekspresja. Z drugiej strony jednak, założenie że dość duża część kory mózgowej wykształciła się, by przetwarzać tylko jeden typ bodźca, uznawane jest przez niektórych za niewystarczająco uzasadnione z punktu widzenia ewolucjonizmu.

I rzeczywiście, nowe badania pokazały, że podwyższona aktywność FFA nie jest aż tak wybiórcza – pojawia się także, gdy patrzymy na samochody, gatunki Pokemonów, motyle, ptaki czy nowe przedmioty. Być może więc właściwsza jest inna hipoteza wyjaśniająca funkcję zakrętu wrzecionowatego: hipoteza ekspertyzy mówiąca, że FFA jest odpowiedzialny za identyfikację bodźców w ramach jednej kategorii, lub – w ogólniejszym sformułowaniu – że FFA jest odpowiedzialny za analizowanie bodźców składających się z wielu elementów.  Przedstawione wyżej wyniki nie są jednak wystarczające, by to stwierdzić – wiele z przebadanych obiektów miało przecież cechy podobne do twarzy (np. światła samochodu przypominają oczy, a zderzak usta), co może sugerować, że aktywacja FFA na tego typu bodźce jest tylko efektem ubocznym aktywacji na twarze. By rozwiać wątpliwości należałoby skupić się na obiektach, które twarzy nie przypominają w ogóle.

Właśnie tak postąpił Merim Bilalić (2016), badając aktywność zakrętu wrzecionowatego podczas prezentacji kilkunastu szachowym ekspertom oraz nowicjuszom zdjęć szachów. Eksperci byli bardzo dobrze obeznani z królewską grą oraz rozpoznawaniem figur, posiadali też przydatną dla celów weryfikacji hipotezy ekspertyzy umiejętność szybkiego analizowania sytuacji na szachownicy, dzięki interpretacji kombinacji ustawionych figur (co istotne, umiejętność postrzegania relacji między figurami jako całości przypomina umiejętność identyfikacji twarzy i nie jest dostępna nowicjuszom ze względu na ich brak doświadczenia). W eksperymencie Bilalića uczestnicy mieli za zadanie obserwować wyświetlane na ekranie obrazki różnych typów – figury rozstawione na szachownicy, pojedyncze figury, twarze, pokoje i narzędzia  – a następnie decydować, czy widziane zdjęcie należało do tej samej kategorii co zdjęcie wyświetlone wcześniej. W trakcie badania uczestnicy umieszczeni byli w fMRI, który rejestrował aktywność ich mózgów.

Czy funkcja zakrętu wrzecionowatego ogranicza się do rozpoznawania twarzy?

Okazało się, że zakręt wrzecionowaty u ekspertów był bardziej aktywny niż u nowicjuszy w czasie oglądania figur rozstawionych na szachownicy. Efektu nie zaobserwowano jednak w przypadku prezentacji samych figur. Ponadto bardziej złożona analiza – wielowariantowe rozpoznawanie wzorców (multivariate pattern analysis, MVP) – umożliwiła z wysokim prawdopodobieństwem odczytanie z samej aktywności zakrętu wrzecionowatego, czy badany ekspert widział bodziec szachowy (pojedyncza figura, figury rozstawione na szachownicy), czy bodziec neutralny (pokój, narzędzie), przy czym przewidywanie było lepsze w przypadku figur rozstawionych na szachownicy, a nie prezentowania pojedynczych figur. Użycie MVP umożliwiało także określenie, który z dwóch bodźców szachowych widział ekspert. Efektów tych nie zaobserwowano u nowicjuszy.

Wyniki badań Bilalića wspierają więc hipotezę ekspertyzy – zakręt wrzecionowaty nie jest obszarem odpowiedzialnym tylko za rozpoznawanie twarzy. Trzeba jednak pamiętać, że użycie MVP do określenia co widział badany ekspert, sprawdzało się lepiej w przypadku zdjęć figur ustawionych na szachownicy, niż w przypadku obrazów pojedynczych figur. Ponadto w innym eksperymencie Bilalića, polegającym na identyfikowaniu figury oraz rozpoznawaniu, czy król był szachowany, efekt różnicy między ekspertami i nowicjuszami wystąpił ze znacznie mniejszą siłą i nie osiągnął poziomu istotności statystycznej. Sugeruje to, że hipoteza ekspertyzy powinna być formułowana raczej w bardziej subtelnej i ogólnej wersji mówiącej, że FFA uczestniczy w rozpoznawaniu obiektów składających się z wielu elementów połączonych przestrzennymi relacjami. Eksperci postrzegają więc szachownice podobnie jak twarz – jako całościowy obiekt. W tym sensie nowicjusze przypominają osoby dotknięte prozopagnozją – grając w szachy zauważają jedynie odizolowane szczegóły.

Widać więc, że rola zakrętu wrzecionowatego nie jest tak oczywista, jak jeszcze do niedawna sądzono. Wygląda na to, że hipoteza ekspertyzy jest słuszna i FFA uczestniczy w postrzeganiu różnych typów bodźców składających się z wielu elementów, umożliwiając łączenie ich w całość i przeprowadzenie holistycznej interpretacji, takiej jak identyfikacja konkretnej osoby, czy rozeznanie w sytuacji na szachownicy.

Literatura:

  • Bilalić, M. (2016). Revisiting the Role of the Fusiform Face Area in Expertise. Journal of Cognitive Neuroscience, 28(9), pp. 1345–1357.
  • Byrne, R. W. (1996). Machiavellian intelligence. Evolutionary Anthropology, 5(5), pp. 172-180.
  • Cosmides, L., Barrett, H. C., Tooby, J. (2010). Adaptive specializations, social exchange, and the evolution of human intelligence. PNAS, 107(2), pp. 9007-9014.
  • Dunbar, R. I. M. (1998). The Social Brain Hypothesis. Evolutionary Anthropology, 6(5), pp. 178-190.

Na podstawie:

  • Bilalić, M. (2016). Revisiting the Role of the Fusiform Face Area in Expertise. Journal of Cognitive Neuroscience, 28(9), pp. 1345–1357.

 

Naukowcy wywołali halucynacje wzrokowe u myszy, wykorzystując światło do stymulacji niewielkiej liczby komórek w mózgu. Badan... czytaj więcej
Muzykę wykorzystywano w leczeniu różnych stanów chorobowych, dotykających zarówno ciała, jak i psychiki, od zarania ludzkości... czytaj więcej
Klasyczne zastosowanie DBS – choroba Parkinsona Głęboka stymulacja mózgu (ang. deep brain stimulation, DBS) jest metodą z obs... czytaj więcej
W celu zapobiegania wielu patologiom wynikającym z siedzącego trybu życia Światowa Organizacja Zdrowia zaleca, aby ćwiczenia... czytaj więcej