Object dimensions underlying food representations in visual cortex

人类的大脑是分类的大师，不断地将接收到的无穷无尽的视觉信息分类整理成有用的组别。当我们观察世界时，我们的眼睛不仅仅是在看形状和颜色；它们能瞬间识别出诸如椅子、工具和食物之类的物体。科学家早已知晓，位于大脑后部视觉皮层褶皱中的特定区域专门负责识别这些类别。最近的发现精准定位了视觉处理区域内的两个不同区域，当一个人看到食物时，这两个区域会产生特定的反应。这两个区域位于视觉处理区域的侧面和底部，它们如此专业化，以至于对食物图像的反应比对几乎任何其他事物的反应都要强烈。然而，一个谜团仍然存在：这些大脑区域究竟在寻找什么？它们是因为食物特定的形状、纹理，还是因为它在群体中的呈现方式而识别食物吗？或者它们是对更深层的东西做出反应，比如我们抓取水果的方式，或是暗示成熟度的特定颜色？理解这一区别至关重要，因为它揭示了大脑如何决定什么是可食用的，以及如何准备身体与之进行交互。

为了解开这个谜题，研究人员使用了一种可以绘制大脑活动图谱的机器进行了两项详细的实验，要求一组志愿者在接受大脑扫描的同时观看各种图像。团队想要知道，大脑的食物检测区域是由物体的物理属性（例如其颜色或它们在堆叠中的排列方式）驱动的，还是由我们对它们进行的动作（如抓取或握持）驱动的。他们通过向参与者展示食物与其他可握持物体的图片，并通过操纵图像来测试大脑更在意孤立存在的物体，还是在意作为色彩斑斓的群体一部分的物体。结果显示，大脑对食物敏感的两个区域在运作方式上存在明显的差异。视觉皮层侧面的区域似乎专注于动作。它对可以被抓取的食物反应强烈，将一件水果视为与其它可抓取物体具有共同属性的对象。该区域似乎并不太在意图像是彩色还是黑白的，也不受背景干扰；它只是将该物体识别为手可以触及的东西。

相比之下，视觉皮层底部的区域则讲述了另一个故事。该区域对食物的表面细节高度敏感，特别是其颜色以及物品如何组合在一起。当研究人员展示没有清晰背景的食物图像，或将其作为没有独特背景的集合体呈现时，这个底部区域变得活跃得多。它也表现出对彩色图像优于灰度图像的强烈偏好，这表明它依赖于颜色和多样性等视觉线索来识别什么是可食用的。为了证实这种功能上的分化不仅仅是人类生物学上的奇特现象，而是视觉信息组织方式的结果，研究人员构建了一个旨在模拟大脑视觉区域布局的计算机模型。当这个人工网络被训练处理图像时，它自然地发展出了两组表现得完全像那两个大脑区域的单元：一组专注于抓取物体的能力，另一组则专注于颜色和排列的视觉统计特征。

这些发现表明，大脑识别食物并非只有一种统一的方式。相反，它根据所涉及的视觉系统部分，使用两种不同的策略。一种策略是实用且面向动作的，即根据食物如何被手部操作来识别食物。另一种策略是视觉且描述性的，即根据食物的外观及其在更大场景中的呈现方式来识别食物。通过分离这些功能，大脑可以高效地处理既能抓取零食的即时需求，又能识别什么是安全且营养丰富的更广泛任务。研究表明，虽然大脑的侧面帮助我们理解我们可以握住什么，但底部帮助我们理解我们看到了什么，两者对于识别一顿饭这一复杂行为都是必不可少的。