Восприятие лица - Face perception

Фотография крупным планом лица взрослого мужчины, покрытого гримом.
Лицо взрослого мужчины.

Восприятие на лице понимание и интерпретация индивида перед лицом . Здесь восприятие подразумевает наличие сознания и, следовательно, исключает автоматизированные системы распознавания лиц . Хотя распознавание лиц встречается и у других видов, эта статья посвящена восприятию лица у людей.

Восприятие черт лица - важная часть социального познания . Информация, собранная с лица, помогает людям понять идентичность друг друга , что они думают и чувствуют, предвидеть свои действия, распознавать свои эмоции , налаживать связи и общаться с помощью языка тела. Развитие распознавания лиц - необходимый строительный блок для сложных социальных построений. Способность воспринимать идентичность, настроение, возраст, пол и расу позволяет людям формировать то, как мы взаимодействуем друг с другом, и понимать наше непосредственное окружение.

Хотя считается, что восприятие лица в основном связано с зрительным восприятием, исследования показали, что даже слепорожденные могут научиться восприятию лица без зрения. Исследования подтвердили идею о специализированном механизме восприятия лиц.

Обзор

Теории о процессах, связанных с восприятием лица взрослыми, в основном пришли из двух источников; исследование нормального восприятия лица взрослых и изучение нарушений восприятия лица, вызванных травмой головного мозга или неврологическим заболеванием .

Брюс и Янг модель

Модель распознавания лиц Брюса и Янга-1986

Одна из наиболее широко распространенных теорий восприятия лица утверждает, что понимание лиц включает в себя несколько этапов: от базовых манипуляций с восприятием сенсорной информации для получения деталей о человеке (таких как возраст, пол или привлекательность) до способности вспомнить важные детали, такие как как их имя и любой соответствующий прошлый опыт человека.

Эта модель, разработанная Вики Брюс и Эндрю Янгом в 1986 году, утверждает, что восприятие лица включает в себя независимые подпроцессы, работающие в унисон.

  1. «Описание, ориентированное на вид», получается из входных данных восприятия. Простые физические аспекты лица используются для определения возраста, пола или основных выражений лица. Большая часть анализа на этом этапе проводится по отдельным функциям.
  2. Эта исходная информация используется для создания структурной модели лица, которая позволяет сравнивать его с другими лицами в памяти. Это объясняет, почему одного и того же человека с новой точки зрения все еще можно узнать (см. Эффект Тэтчер ).
  3. Структурно закодированное представление передается в теоретические «блоки распознавания лиц», которые используются с «узлами персональной идентификации» для идентификации человека посредством информации из семантической памяти . Интересно, что способность называть чье-то имя при представлении его лицом избирательно нарушается в некоторых случаях черепно-мозговой травмы, что позволяет предположить, что наименование может быть отдельным процессом от возможности предоставить другую информацию о человеке.

Черепно-мозговая травма и неврологическое заболевание

После повреждения мозга лица могут сильно искажаться. Могут возникать самые разные искажения - черты лица могут опускаться, увеличиваться, обесцвечиваться или может казаться, что все лицо смещается относительно головы. Это состояние известно как прозопометаморфопсия ( ПМО ). В большинстве зарегистрированных случаев искажения ограничиваются левой или правой стороной лица, и эта форма PMO называется геми-PMO. Hemi-PMO часто возникает в результате поражения звездочки, которая соединяет правое и левое полушарие.

Восприятие мимики может затрагивать многие области мозга, и повреждение определенных частей мозга может вызвать определенные нарушения способности воспринимать лицо. Как указывалось ранее, исследования нарушений, вызванных травмой головного мозга или неврологическим заболеванием , помогли нам развить понимание когнитивных процессов. Изучение прозопагнозии (нарушение распознавания лиц, обычно вызванное травмой головного мозга) было особенно полезным для понимания того, как может работать нормальное восприятие лица. Люди с прозопагнозией могут различаться по своей способности понимать лица, и исследование этих различий показало, что несколько теорий стадий могут быть правильными.

Визуализирующие исследования мозга обычно показывают большую активность в области височной доли, известной как веретенообразная извилина , которая, как известно, вызывает прозопагнозию при повреждении (особенно, когда повреждение происходит с обеих сторон). Эти данные вызвали особый интерес к этой области, и по этой причине ее иногда называют веретенообразной лицевой областью (FFA).

Важно отметить, что, хотя определенные области мозга выборочно реагируют на лица, обработка лиц включает в себя множество нейронных сетей, которые включают системы визуальной и эмоциональной обработки. Например, пациенты с прозопагнозией демонстрируют нейропсихологическую поддержку специализированного механизма восприятия лица, поскольку у этих людей (из-за повреждения мозга) наблюдается дефицит лицевого восприятия, но их когнитивное восприятие объектов остается неизменным. Эффект инверсии лица обеспечивает поведенческую поддержку специализированного механизма, поскольку люди, как правило, испытывают больший дефицит в выполнении задачи, когда им предлагается отреагировать на перевернутое лицо, чем на перевернутый объект.

Электрофизиологическая поддержка исходит из того факта, что ответы N170 и M170, как правило, зависят от лица. Исследования нейровизуализации, такие как исследования ПЭТ и фМРТ, показали поддержку специального механизма обработки лица, поскольку они выявили области веретенообразной извилины, которые имеют более высокую активацию во время задач восприятия лица, чем другие задачи визуального восприятия. Теории о процессах, связанных с восприятием лица взрослыми, в основном пришли из двух источников: исследования нормального восприятия лица взрослых и изучение нарушений восприятия лица, вызванных травмой головного мозга или неврологическим заболеванием . Новые оптические иллюзии, такие как эффект искажения мигающего лица , в котором научная феноменология опережает неврологическую теорию, также предоставляют области для исследований.

Трудности обработки лицевых эмоций также можно увидеть у людей с черепно-мозговой травмой, как при диффузном травме аксонов, так и при очаговой травме головного мозга.

Ранняя разработка

Несмотря на многочисленные исследования, не существует общепринятых временных рамок, в течение которых средний человек развивает способность распознавать лица.

Возможность отличать лица от других объектов

Многие исследования показали, что младенцы будут уделять преимущественное внимание лицам в поле зрения, что указывает на то, что они могут отличать лица от других предметов.

  • В то время как новорожденные часто проявляют особый интерес к лицам примерно в трехмесячном возрасте, это предпочтение постепенно исчезает, снова появляется в конце первого года жизни и постепенно снижается еще раз в течение следующих двух лет жизни.
  • Хотя новорожденные предпочитают лица по мере взросления (особенно в возрасте от одного до четырех месяцев), этот интерес может быть непостоянным.
  • Младенцы, поворачивающие головы к лицам или подобным изображениям лица, предполагают рудиментарные способности обработки лица.
  • Возобновление интереса к лицам в три месяца, вероятно, связано с двигательными способностями ребенка.

Способность распознавать эмоции по лицу

Линейное искусство, изображающее различные эмоции.
Примеры различных эмоций.

Примерно в возрасте семи месяцев младенцы показывают способность различать лица по эмоциям. Однако неясно, полностью ли у них развито распознавание эмоций . Выявление визуальных различий в выражениях лиц отличается от понимания валентности конкретной эмоции.

  • Семимесячные дети, кажется, способны связывать эмоциональные просодии с выражением лица. Когда им показывают счастливое или злое лицо, за которым следует эмоционально нейтральное слово, прочитанное счастливым или злым тоном, их связанные с событием потенциалы следуют разным образцам. Счастливые лица, сопровождаемые сердитым голосом, производят больше изменений, чем другие несочетаемые пары, в то время как между счастливыми и злыми совпадающими парами такой разницы не было. Большая реакция означает, что младенцы больше ожидали счастливого голоса после того, как увидели счастливое лицо, чем гневного тона после гневного лица.
  • В возрасте семи месяцев, дети способны распознавать гневное или страшное выражение лица, возможно , из - за угрозы -salient характера эмоций. Несмотря на эту способность, новорожденные еще не осознают эмоциональное содержание, закодированное в мимике.
  • Младенцы могут воспринимать выражения лиц как социальные сигналы, отражающие чувства других людей, до того, как им исполнится год. У семимесячных младенцев больше негативных центральных компонентов на сердитых лицах, которые смотрят прямо на них, чем где-либо еще, хотя взгляд испуганных лиц не производит никакой разницы. Кроме того, два связанных с событием потенциала в задней части мозга по-разному вызываются двумя протестированными отрицательными выражениями. Эти результаты показывают, что младенцы в этом возрасте могут частично осознавать более высокий уровень угрозы, исходящей от направленного на них гнева . Также они проявили активность в затылочных областях.
  • 5-месячные дети, когда им представлен образ испуганного и счастливого выражения лица, демонстрируют одинаковые связанные с событием потенциалы для обоих. Однако когда к семимесячным детям обращаются так же, они больше сосредотачиваются на испуганном лице. Этот результат указывает на усиление познавательную направленность в сторону страха , что отражает угрозу -salient природу эмоций. Семимесячные дети считают счастливые и грустные лица отдельными эмоциональными категориями.
  • К семи месяцам младенцы могут использовать выражения лица, чтобы понимать поведение других. Семимесячные дети стремятся использовать лицевые сигналы, чтобы понять мотивы других людей в неоднозначных ситуациях, как показано в исследовании, в котором младенцы дольше наблюдали за лицом экспериментатора, если экспериментатор брал у них игрушку и сохранял нейтральное выражение, в отличие от если экспериментатор сделал счастливое выражение лица. Когда младенцы сталкиваются с лицами, это зависит от факторов, включая выражение лица и направление взгляда.
  • Эмоции, вероятно, играют большую роль в наших социальных взаимодействиях. Восприятие положительной или отрицательной эмоции на лице влияет на то, как человек воспринимает и обрабатывает это лицо. Лицо, которое воспринимается как имеющее отрицательную эмоцию, обрабатывается менее целостным образом, чем лицо, отображающее положительную эмоцию.
  • Хотя было обнаружено, что семимесячные дети больше сосредотачиваются на испуганных лицах, исследование показало, что «счастливые выражения вызывают повышенное симпатическое возбуждение у младенцев» как тогда, когда выражения лица были представлены подсознательно, так и таким образом, что младенцы сознательно осознавали стимул. . Сознательное осознание стимула не связано с реакцией младенца.

Возможность узнавать знакомые лица

Неясно, когда у людей разовьется способность узнавать знакомые лица. Исследования дают разные результаты и могут зависеть от множества факторов (таких как постоянное знакомство с определенными лицами в течение определенного периода времени).

  • Ранний опыт восприятия имеет решающее значение для развития визуального восприятия взрослых, включая способность узнавать знакомых людей и понимать выражения лиц. Способность различать лица, как и язык, по-видимому, имеет широкий потенциал в раннем детстве, который сводится к тем типам лиц, которые были в раннем детстве.
  • Нейронные субстраты восприятия лица у младенцев аналогичны таковым у взрослых, но ограничения технологии визуализации, безопасной для детей, в настоящее время скрывают конкретную информацию от подкорковых областей, таких как миндалевидное тело , которое активно в восприятии лица взрослых. Они также проявляли активность около веретенообразной извилины ,
  • Здоровые взрослые, вероятно, обрабатывают лица ретинотектальным (подкорковым) путем.
  • Младенцы могут различать лица макак в возрасте шести месяцев, но без постоянного контакта с ними не могут этого сделать в возрасте девяти месяцев. Если бы им показали фотографии макак в течение этого трехмесячного периода, они с большей вероятностью сохранили бы эту способность.
  • Лица «передают огромное количество информации, которую мы используем для управления нашим социальным взаимодействием». Они также обнаружили, что неврологические механизмы, ответственные за распознавание лиц, присутствуют к пяти годам. Дети обрабатывают лица аналогично взрослым, но взрослые обрабатывают лица более эффективно. Это может быть связано с улучшением памяти и когнитивных функций.
  • Интерес к социальному миру увеличивается при взаимодействии с физической средой. Они обнаружили, что обучение трехмесячных младенцев дотягиванию до предметов с помощью «липких рукавиц», покрытых липучкой, увеличивало внимание, которое они уделяют лицам, по сравнению с перемещением предметов через руки и в контрольных группах.

Умение имитировать лица

Часто обсуждаемая тема - это возраст, в котором мы можем имитировать выражение лица.

  • Младенцы в возрасте двух дней способны подражать взрослому, замечать такие детали, как форма рта и глаз, а также двигать собственными мышцами, создавая аналогичные узоры.
  • Однако идея о том, что младенцы младше двух лет могут имитировать выражение лица, оспаривалась Сьюзен С. Джонс, которая считала, что младенцы не осознают эмоциональное содержание, закодированное в выражениях лица , а также обнаружила, что они не могут имитировать выражения лица, пока не научатся. второй год жизни. Она также обнаружила, что мимикрия возникает в разном возрасте.

Нейроанатомия

Ключевые области мозга

Боковое изображение фМРТ человеческого мозга.
Компьютерная фМРТ-сканирование человека, которого попросили посмотреть на лица.

Восприятие лица имеет нейроанатомические корреляты в головном мозге.

Площадь веретенообразного лица ( BA37- Бродманн область 37 ) расположена в боковой веретенообразной извилине. Считается, что эта область участвует в целостной обработке лиц и чувствительна к наличию лицевых частей, а также к конфигурации этих частей. Веретенообразная область лица также необходима для успешного обнаружения и идентификации лиц. Это подтверждается активацией фМРТ и исследованиями прозопагнозии, которая включает поражения веретенообразной области лица.

Затылочная область лица находится в нижних затылочной извилине. Подобно веретенообразной области лица, эта область также активна во время успешного обнаружения и идентификации лица, что подтверждается активацией фМРТ и МЭГ. Затылочная область лица участвует и необходима при анализе лицевых частей, но не в расстановке или конфигурации лицевых частей. Это говорит о том, что затылочная область лица может быть вовлечена в этап обработки лица, который происходит до обработки веретенообразной области лица.

Верхняя височная борозда участвует в распознавании лицевых частей и не чувствителен к конфигурации этих частей. Также считается, что эта область участвует в восприятии взгляда. Верхняя височная борозда продемонстрировала повышенную активацию при отслеживании направления взгляда.

Во время восприятия лица основные активации происходят в экстрастриальных областях с обеих сторон, особенно в трех вышеупомянутых областях. Восприятие перевернутого лица человека предполагает повышенную активность в нижней височной коре, в то время как восприятие смещенного лица связано с повышенной активностью затылочной коры. Не было обнаружено никаких результатов при восприятии морды собаки, что указывает на процесс, характерный для человеческих лиц. Двусторонняя активация обычно проявляется во всех этих специализированных областях лица. Однако некоторые исследования показывают повышенную активацию одной стороны по сравнению с другой: например, правая веретенообразная извилина более важна для обработки лица в сложных ситуациях.

Жирное отображение фМРТ и веретенообразная область лица

В большинстве исследований фМРТ используется контраст, зависящий от уровня кислорода в крови (жирный шрифт), чтобы определить, какие области мозга активируются различными когнитивными функциями.

В одном исследовании использовалось картирование BOLD fMRI для выявления активации в мозге, когда испытуемые смотрели и машины, и лица. Они обнаружили, что затылочная область лица , веретенообразная область лица, верхняя височная борозда , миндалевидное тело и передняя / нижняя кора височной доли - все они играли роль в контрастировании лиц от автомобилей, причем первоначальное восприятие лица начиналось с веретенообразной области лица. и затылочные области лица. Вся эта область образует сеть, которая помогает различать лица. Обработка лиц в мозгу известна как восприятие «суммы частей».

Однако сначала нужно обработать отдельные части лица, чтобы собрать все части вместе. На ранней стадии обработки затылочная область лица способствует восприятию лица, распознавая глаза, нос и рот как отдельные части.

Исследователи также использовали BOLD fMRI-картирование для определения паттернов активации в головном мозге, когда части лица были представлены в комбинации, а когда они были представлены по отдельности. Затылочная область лица активируется визуальным восприятием отдельных черт лица, например, носа и рта, и предпочтительной комбинацией двух глаз по сравнению с другими комбинациями. Это говорит о том, что затылочная область лица распознает части лица на ранних этапах распознавания.

Напротив, веретенообразная область лица не показывает предпочтения единичным функциям, потому что веретенообразная область лица отвечает за «целостную / конфигурационную» информацию, что означает, что она объединяет все обработанные части лица при последующей обработке. Это подтверждается исследованием, которое показало, что независимо от ориентации лица на испытуемых влияла конфигурация индивидуальных черт лица. На испытуемых также повлияло кодирование отношений между этими функциями. Это показывает, что обработка выполняется путем суммирования частей на более поздних этапах распознавания.

Веретеновидная извилина и миндалевидное тело

Веретенообразные извилины преимущественно реагируют на лица, в то время как парагиппокампальные / язычные извилины реагируют на здания.

В то время как определенные области выборочно реагируют на лица, обработка лиц включает в себя множество нейронных сетей, включая системы визуальной и эмоциональной обработки. При взгляде на лица, отображающие эмоции (особенно с выражением лица страха), по сравнению с нейтральными лицами наблюдается повышенная активность в правой веретенообразной извилине. Эта повышенная активность также коррелирует с повышенной активностью миндалины в тех же ситуациях. Эффекты эмоциональной обработки, наблюдаемые в веретенообразной извилине, уменьшаются у пациентов с поражением миндалины. Это демонстрирует связь между миндалевидным телом и областями обработки лица.

Знакомое лицо также влияет на активацию веретенообразной извилины и миндалины. Множественные области, активируемые схожими компонентами лица, указывают на то, что обработка лица - сложный процесс. Повышенная активация мозга в предклинье и клинее часто происходит, когда легко дифференцировать два лица (родственные и знакомые не родственные лица) и роль задних медиальных субстратов для визуальной обработки лиц со знакомыми чертами (лица, усредненные с лицами братьев и сестер).

Гипотеза топологии формы объекта предполагает топологическую организацию нейронных субстратов для обработки объектов и лиц. Однако есть разногласия: модели, ориентированные на категории и карты процессов, могут соответствовать большинству других предложенных моделей для нейронной основы обработки лиц.

Большинство нейроанатомических субстратов для обработки лица перфузируются средней мозговой артерией. Таким образом, обработка лица изучалась с использованием измерений средней скорости мозгового кровотока в средних мозговых артериях с обеих сторон. Во время задач по распознаванию лиц в правой средней мозговой артерии происходят большие изменения, чем в левой. Мужчины правосторонние, а женщины левосторонние при обработке лиц.

Подобно тому, как память и когнитивные функции разделяют способности детей и взрослых распознавать лица, знакомое лицо также может играть роль в восприятии лиц. Регистрация связанных с событиями потенциалов в мозге для определения времени распознавания лиц показала, что знакомые лица обозначаются более сильным N250, ответом с определенной длиной волны, который играет роль в зрительной памяти лиц. Точно так же все лица вызывают ответ N170 в мозгу.

Мозгу концептуально нужно всего ~ 50 нейронов, чтобы кодировать любое человеческое лицо, с чертами лица, проецируемыми на отдельные оси (нейроны) в 50-мерном «пространстве лица».

Когнитивная нейробиология

3D-рендеринг фиолетового зеленого цвета
'Greeble' (бессмысленная фигура, используемая в экспериментах по распознаванию лиц)

Когнитивные нейробиологи Изабель Готье и Майкл Тарр являются двумя основными сторонниками точки зрения, согласно которой распознавание лиц предполагает экспертное распознавание похожих объектов (см. Сеть перцепционной экспертизы ). Другие ученые, в частности Нэнси Канвишер и ее коллеги, утверждают, что распознавание лиц включает в себя процессы, которые зависят от лица и не задействуются экспертным различением в других классах объектов (см. Специфику предметной области ).

Исследования Готье показали, что область мозга, известная как веретенообразная извилина (иногда называемая веретенообразной областью лица, потому что она активна во время распознавания лиц), также активна, когда участников исследования просят различать разные типы птиц и автомобилей, и даже когда участники становятся экспертами в различении сгенерированных компьютером бессмысленных форм, известных как greebles . Это говорит о том, что веретенообразная извилина играет общую роль в распознавании похожих визуальных объектов.

Активность, обнаруженная Готье, когда участники рассматривали объекты, не являющиеся лицами, была не такой сильной, как когда участники рассматривали лица, однако это могло быть связано с тем, что у нас гораздо больше опыта для лиц, чем для большинства других объектов. Кроме того, не все результаты этого исследования были успешно воспроизведены, например, другие исследовательские группы, использующие другой дизайн исследований, обнаружили, что веретенообразная извилина специфична для лиц, а другие близлежащие области имеют дело с объектами, не являющимися лицами.

Однако эти результаты трудно интерпретировать: сбои в воспроизведении являются нулевыми эффектами и могут возникать по разным причинам. Напротив, каждое повторение придает больший вес конкретному аргументу. Сейчас есть несколько повторений с грилями, птицами и автомобилями, а также два неопубликованных исследования с участием шахматных экспертов.

Хотя экспертиза иногда задействует веретенообразную область лица, более частым обнаружением является то, что экспертиза приводит к фокусной категориальной селективности в веретенообразной извилине - паттерн, похожий с точки зрения предшествующих факторов и нейронной специфичности на тот, который наблюдается для лиц. Таким образом, остается открытым вопрос, задействуют ли распознавание лиц и распознавание объектов экспертного уровня сходные нейронные механизмы в разных субрегионах веретенообразной формы или эти два домена буквально разделяют одни и те же нейронные субстраты. По крайней мере, в одном исследовании утверждается, что проблема бессмысленна, поскольку множественные измерения веретенообразной области лица у человека часто перекрываются не больше, чем измерения веретенообразной области лица и областей, основанных на экспертных знаниях.

В исследованиях фМРТ был поставлен вопрос о том, имеет ли опыт какую-либо конкретную связь с веретенообразной областью лица, в частности, путем тестирования эффектов экспертизы как в области веретенообразной формы лица, так и в соседней, но не избирательной области лица, называемой LOC (Rhodes et al., JOCN 2004; Op de Beeck et al., JN 2006; Moore et al., JN 2006; Yue et al. VR 2006). Во всех исследованиях эффекты экспертизы значительно сильнее в LOC, чем в веретенообразной области лица, и действительно, в двух исследованиях эффекты экспертизы были только погранично значимыми в веретенообразной области лица, в то время как эффекты были устойчивыми и значительными в LOC во всех исследования.

Поэтому до сих пор неясно, в каких именно ситуациях веретенообразная извилина становится активной, хотя очевидно, что распознавание лиц в значительной степени зависит от этой области, и ее повреждение может привести к серьезным нарушениям распознавания лиц.

Преимущество лица в припоминании памяти

Во время восприятия лица нейронные сети связываются с мозгом, чтобы вспомнить воспоминания.

Согласно Семинальной модели восприятия лица, существует три этапа обработки лица:

  • узнавание лица
  • вспомнить воспоминания и информацию, связанную с этим лицом
  • отзыв имени

Есть исключения из этого порядка. Например, имена вспоминаются быстрее, чем семантическая информация в случае хорошо знакомых стимулов. Хотя лицо является мощным идентификатором, голос также помогает в распознавании.

Исследования проверили, помогают ли лица или голоса идентифицировать людей и вспоминать семантическую память и эпизодическую память . В этих экспериментах рассматривались все три этапа обработки лица. Эксперимент показал две группы знаменитостей и знакомых лиц или голосов с межгрупповым дизайном и попросил участников вспомнить информацию о них. Сначала участников спросили, знаком ли стимул. Если они ответили утвердительно, их попросили предоставить информацию (семантическая память) и воспоминания (эпизодическая память), которые соответствуют представленному лицу или голосу. Эти эксперименты продемонстрировали феномен преимущества лица и его сохранение в последующих исследованиях.

Проблема признания-производительности

После первых экспериментов по изучению преимущества лиц над голосом при воспроизведении памяти в используемых методах были обнаружены ошибки и пробелы.

Во-первых, не было явного преимущества лица на этапе распознавания обработки лица. Участники чаще реагировали на голоса, чем на лица. Другими словами, когда голоса распознавались (примерно в 60-70% случаев), им было намного труднее вспомнить биографические данные, но они очень хорошо распознавались. Результаты рассматривались как суждения «запомнить» и «знать» . Намного больше результатов запоминания (или знакомства) происходило с голосами, и больше ответов «знать» (или воспоминаний) происходило с лицами. Это явление сохраняется благодаря экспериментам с преступными группировками в тюрьмах. Свидетели с большей вероятностью скажут, что голос подозреваемого казался знакомым, чем его / ее лицо, даже если они ничего не могут вспомнить о подозреваемом. Это несоответствие связано с большим количеством догадок и ложных тревог, возникающих при использовании голоса.

Чтобы придать лицам неоднозначность, аналогичную неоднозначности голосов, в последующем эксперименте стимулы лица были размыты. В этом эксперименте использовались те же процедуры, что и в первом, и двум группам были представлены наборы стимулов, состоящие из лиц наполовину знаменитостей и наполовину незнакомых лиц. Единственная разница заключалась в том, что раздражители лица были размыты, поэтому детали не были видны. Затем участников попросили сказать, узнали ли они человека, могут ли они вспомнить конкретную биографическую информацию о себе и, наконец, знают ли они имя человека. Результаты полностью отличались от результатов первоначального эксперимента, подтверждая мнение о том, что в методах первого эксперимента были проблемы. Согласно результатам наблюдения, тот же объем информации и воспоминаний можно было вспомнить с помощью голосов и лиц, что сводило на нет преимущество лица. Однако эти результаты ошибочны и преждевременны, потому что другие методологические проблемы в эксперименте все еще необходимо исправить.

Содержание выступления

Процесс управления содержанием речевого отрывка оказался более сложным, чем устранение на фотографиях нелицеприятных реплик.

Таким образом, результаты экспериментов, которые не контролировали этот фактор, привели к ошибочным выводам относительно распознавания голоса по сравнению с распознаванием лиц. Например, в ходе эксперимента было обнаружено, что в 40% случаев участники могли легко связать голос знаменитости со своим родом занятий, просто угадав. Чтобы устранить эти ошибки, экспериментаторы удалили части голосовых образцов, которые могли дать ключ к разгадке личности цели, например, крылатые фразы. Даже после контроля образцов голоса, а также образцов лиц (с использованием размытых лиц) исследования показали, что семантическая информация может быть более доступной для извлечения, когда люди узнают лица, чем голоса.

Другой метод управления содержанием речевых отрывков - представление лиц и голосов лично знакомых людей, таких как учителя или соседи участников, вместо лиц и голосов знаменитостей. Таким образом, в отрывках речи используются одинаковые слова. Например, знакомых целей просят прочитать точно такую ​​же речь по сценарию для отрывков из своего голоса. Результаты снова показали, что семантическую информацию легче получить, когда люди узнают лица, чем голоса.

Проблема с частотой воздействия

Еще один фактор, который необходимо контролировать, чтобы результаты были надежными, - это частота воздействия.

Если взять пример со знаменитостями, то из-за средств массовой информации люди чаще видят лица знаменитостей, чем их голоса. Через журналы, газеты и Интернет люди ежедневно знакомятся с лицами знаменитостей без их голоса, а не с их голосами без лица. Таким образом, кто-то может возразить, что для всех экспериментов, которые проводились до сих пор, результаты были результатом частоты воздействия на лица знаменитостей, а не их голосов.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи решили использовать в качестве стимулов лично знакомых людей, а не знаменитостей. Лично знакомые люди, такие как учителя участников, по большей части слышны так же хорошо, как и видны. Исследования, в которых использовался этот тип управления, также продемонстрировали преимущество лица. Студенты могли быстрее извлекать семантическую информацию, узнавая лица своих учителей (как нормальные, так и размытые), а не их голоса.

Однако на протяжении многих лет исследователи нашли еще более эффективный способ контролировать не только частоту воздействия, но и содержание речевых отрывков - парадигму ассоциативного обучения . Участников просят связать семантическую информацию, а также имена с неизвестными до эксперимента голосами и лицами. В текущем эксперименте, в котором использовалась эта парадигма, трем группам участников давались имя и профессия вместе, соответственно, с голосом, лицом или и тем, и другим. Описанные выше ассоциации повторялись четыре раза.

Следующим шагом было задание на запоминание, в котором были представлены все стимулы, усвоенные на предыдущем этапе, и участников просили назвать профессию и название каждого стимула. Опять же, результаты показали, что семантическая информация может быть более доступной для получения, когда люди узнают лица, чем голоса, даже когда частота воздействия контролировалась.

Расширение эпизодической памяти и объяснение существования

Эпизодическая память - это наша способность запоминать определенные, ранее пережитые события.

При распознавании лиц, поскольку это относится к эпизодической памяти, было показано, что активация происходит в левой боковой префронтальной коре, теменной доле и левой медиальной лобной / передней поясной коре головного мозга. Также было обнаружено, что левосторонняя латерализация во время эпизодического восстановления памяти в теменной коре сильно коррелировала с успехом в восстановлении. Возможно, это связано с гипотезой о том, что связь между распознаванием лиц и эпизодической памятью была сильнее, чем связь голоса и эпизодической памяти. Эта гипотеза также может быть подтверждена существованием специализированных устройств распознавания лиц, которые, как считается, расположены в височных долях.

Есть также свидетельства существования двух отдельных нейронных систем для распознавания лиц: одна для знакомых лиц, а другая для недавно изученных лиц. Одно из объяснений этой связи между распознаванием лиц и эпизодической памятью заключается в том, что, поскольку распознавание лиц является основной частью человеческого существования, мозг создает связь между ними, чтобы лучше общаться с другими.

Трехуровневая модель самопознания, разработанная Мотоаки Сугиура.

Восприятие собственного лица

Хотя многие животные обладают способностями к восприятию лица, распознавание собственного лица является феноменом , присущим лишь немногим видам. Особый интерес вызывает изучение восприятия собственного лица из-за его связи с процессом перцептивной интеграции.

Одно исследование показало, что на восприятие / узнавание собственного лица не влияет изменение контекста, в то время как восприятие / узнавание знакомых и незнакомых лиц отрицательно сказывается. Другое исследование, посвященное пожилым людям, показало, что они обладают преимуществом при конфигурирующей обработке, но не естественной.

В 2014 году Мотоаки Сугиура разработал концептуальную модель самопознания, разбив ее на три категории: физическое, межличностное и социальное «я».

Зеркальный тест

Гордон Гэллап-младший разработал методику в 1970 году как попытку измерить самосознание . Этот метод обычно называют тестом зеркала .

Метод заключается в размещении маркера на объекте в месте, которое он не видит без зеркала (например, на лбу). Маркер должен быть размещен достаточно незаметно, чтобы испытуемый не заметил, что он отмечен. Как только маркер размещен, объекту предоставляется доступ к зеркалу. Если субъект исследует метку (например, пытается стереть ее) , это будет означать, что субъект понимает, что смотрит на свое отражение, а не воспринимает зеркало как продолжение своего окружения. (например, думая, что отражение - это другой человек / животное за окном)

Хотя этот метод считается одним из наиболее эффективных методов измерения самосознания , он определенно не идеален. Есть много факторов, которые могут повлиять на результат. Например, если животное биологически слепо, как крот, мы не можем предположить, что им по своей природе не хватает самосознания. Можно только предположить, что визуальное самопознание , возможно, является одним из многих способов, с помощью которых живое существо может считаться когнитивно «самосознающим».

Пол

Черно-белая фотография мужчины, лицо которого отвернуто от камеры, и женщины, смотрящей на зрителя.
Человек мужского и женского пола.

Исследования с использованием электрофизиологических методов продемонстрировали гендерные различия во время выполнения задачи на распознавание лица и задачи идентификации лицевого аффекта.

В восприятии лица не было никакой связи с оценочным интеллектом , что позволяет предположить, что распознавание лиц у женщин не связано с несколькими основными когнитивными процессами. Гендерные различия могут указывать на роль половых гормонов . У женщин может быть изменчивость психологических функций, связанных с различиями в гормональном уровне во время разных фаз менструального цикла .

Данные, полученные в норме и при патологии, подтверждают асимметричную обработку лица.

Левая нижняя лобная кора и двустороннее затылочно-височное соединение могут одинаково реагировать на все состояния лица. Некоторые утверждают, что и левая нижняя лобная кора, и затылочно-височное соединение участвуют в лицевой памяти. Правая нижняя височная / веретенообразная извилина избирательно реагирует на лица, но не на лица, не являющиеся лицами. Правый височный полюс активируется при различении знакомых лиц и сцен от незнакомых. Правая асимметрия в средней височной доле для лиц также была показана с помощью измерения церебрального кровотока 133-ксеноном. Другие исследователи наблюдали правую латерализацию для распознавания лиц в предыдущих электрофизиологических исследованиях и исследованиях изображений.

Асимметричное восприятие лица подразумевает применение различных полушарийных стратегий. Правое полушарие будет использовать целостную стратегию, а левое - аналитическую.

Исследование 2007 года с использованием функциональной транскраниальной допплеровской спектроскопии показало, что у мужчин была правая латерализация для восприятия объектов и лица, в то время как у женщин была левосторонняя для лицевых задач, но была обнаружена тенденция вправо или отсутствие латерализации для восприятия объектов. Это можно рассматривать как свидетельство топологической организации этих корковых областей у мужчин. Можно предположить, что последний простирается от области, связанной с восприятием объекта, до гораздо большей области, связанной с восприятием лица.

Это согласуется с гипотезой топологии объектной формы, предложенной Ишаи. Однако взаимосвязь объекта и восприятия лица была основана на процессе и, по-видимому, связана с их общей целостной стратегией обработки в правом полушарии. Более того, когда тем же мужчинам была представлена ​​парадигма лица, требующая аналитической обработки, активировалось левое полушарие. Это согласуется с предположением, сделанным Готье в 2000 г., о том, что экстрастриатная кора головного мозга содержит области, которые лучше всего подходят для различных вычислений и описываются как модель карты процесса.

Таким образом, предлагаемые модели не исключают друг друга: обработка лиц не накладывает на мозг никаких новых ограничений, кроме тех, которые используются для других стимулов.

Каждый стимул мог быть разделен по категориям на лицо или не на лицо, а в процессе - на целостный или аналитический. Поэтому для правого или левого когнитивных стилей была реализована унифицированная система отображения процессов по категориям. Что касается восприятия лица, мужчины, вероятно, используют систему картографирования процессов для правого когнитивного стиля, а женщины - для левого.

Этническая принадлежность

Четыре лица, два кавказских (первые два ряда) и два азиатских (последние два ряда), а также их отредактированные копии.  Средняя грань каждого ряда - исходная грань, над которой производились манипуляции.  Крайнее левое лицо имеет глаза или рот на 20% меньше оригинала (среднее лицо), лицо, расположенное вторым слева, имеет глаза или рот на 10% меньше оригинала, крайнее правое лицо имеет глаза или рот на 20% больше, чем оригинал , а лицо, расположенное вторым справа, имеет глаза или рот на 10% больше, чем у оригинала.
Образцы реальных и отредактированных белых и азиатских лиц, использованных при исследовании эффекта кросс-гонки.

Различия в распознавании лиц и различий в восприятии между собственными и другими расами были впервые исследованы в 1914 году. Люди склонны воспринимать людей других рас, не считая их собственной, похожими друг на друга:

При прочих равных, люди данной расы отличаются друг от друга пропорционально тому, насколько мы знакомы, насколько мы контактируем с расой в целом. Таким образом, для непосвященного американца все азиаты похожи, в то время как для азиатов все белые люди похожи.

Это явление, известное как эффект кросс-расы , также называют эффектом собственной расы , другой-гонки эффект , собственный уклон гонки , или дефицит межрасовый распознавания лиц .

Трудно измерить истинное влияние эффекта кросс-гонки.

Исследование 1990 года показало, что влияние другой расы больше среди белых, чем среди афроамериканцев , тогда как исследование 1979 года показало обратное. Д. Стивен Линдси и его коллеги отмечают, что результаты этих исследований могут быть связаны с внутренней трудностью распознавания представленных лиц, реальной разницей в размере эффекта кросс-гонки между двумя тестовыми группами или некоторой комбинацией этих двух факторов. Шеперд проанализировал исследования, которые показали лучшую производительность на лицах афроамериканцев и белых лиц, а также исследования, в которых не было обнаружено никаких различий.

В целом, Шеперд сообщил о надежной положительной корреляции между размером эффекта и количеством взаимодействий субъектов с представителями другой расы. Эта корреляция отражает тот факт, что афроамериканские испытуемые, которые одинаково хорошо справлялись с лицами обеих рас в исследовании Шеперд, почти всегда отвечали максимально возможной самооценкой количества взаимодействия с белыми людьми, в то время как белые коллеги демонстрировали более крупную другую - эффект расы и меньше сообщений о взаимодействии с другими расами. Эта разница в рейтинге была статистически достоверной.

Эффект кросс-расы проявляется у людей примерно в возрасте шести месяцев.

Противодействие эффекту кросс-гонки

Межрасовые эффекты можно изменить, взаимодействуя с людьми других рас. Опыт другой расы оказывает большое влияние на эффект кросс-гонки. Серия исследований показала, что участники с большим опытом общения с представителями других рас всегда более точны в распознавании лиц других рас, чем участники с меньшим опытом. Многие современные модели этого эффекта предполагают, что целостные механизмы обработки лиц более полно задействуются при просмотре лиц собственной расы.

Эффект собственной расы связан с повышенной способностью извлекать информацию о пространственных отношениях между различными чертами лица.

Дефицит возникает при просмотре людей другой расы, потому что визуальная информация, определяющая расу, требует умственного внимания за счет индивидуализации информации. Дальнейшие исследования с использованием задач восприятия могут пролить свет на конкретные когнитивные процессы, участвующие в эффекте другой расы. Эффект собственной расы, вероятно, распространяется не только на расовую принадлежность, но и на внутригрупповой фаворитизм . Классификация кого-либо по университету, который он посещает, дает результаты, аналогичные эффекту собственной расы.

Точно так же мужчины, как правило, распознают меньше женских лиц, чем женщины, тогда как для мужских лиц нет половых различий.

Если до эксперимента было известно об эффекте собственной расы, испытуемые проявляли значительно меньше эффекта собственной расы, если вообще проявляли его.

Аутизм

Фотография ребенка с аутизмом, складывающего банки.
Ребенок с аутизмом.

Расстройство аутистического спектра - это комплексное расстройство нервного развития, которое вызывает социальный, коммуникативный и перцепционный дефицит. Люди с аутизмом проявляют трудности с распознаванием личности и эмоций. Предполагается, что эти дефициты возникают из-за аномалий на ранних и поздних стадиях обработки лица.

Скорость и методы

Люди с аутизмом обрабатывают раздражители лица и не-лица с одинаковой скоростью.

У нейротипичных людей предпочтение обработки лица приводит к более высокой скорости обработки по сравнению с стимулами, не относящимися к лицу. Эти люди используют целостную обработку при восприятии лиц. Напротив, люди с аутизмом используют частичную обработку или восходящую обработку , сосредотачиваясь на отдельных особенностях, а не на лице в целом. Люди с аутизмом направляют свой взгляд в первую очередь на нижнюю половину лица, особенно на рот, в отличие от взгляда нейротипичных людей, натренированного на глаза. Это отклонение не предполагает использования прототипов лиц , которые представляют собой шаблоны, хранящиеся в памяти, которые упрощают поиск.

Кроме того, люди с аутизмом проявляют трудности с памятью распознавания , особенно с памятью, которая помогает распознавать лица. Дефицит памяти селективен для лиц и не распространяется на другие визуальные данные. Эти дефициты памяти лица, возможно, являются результатом интерференции между областями обработки лиц.

Связанные с этим трудности

Аутизм часто проявляется в ослабленных социальных способностях из-за уменьшения зрительного контакта, совместного внимания , интерпретации эмоционального выражения и коммуникативных навыков.

Эти недостатки можно увидеть у младенцев в возрасте 9 месяцев. Некоторые эксперты используют термин «избегание лица», чтобы описать, как младенцы, у которых позже диагностировали аутизм, преимущественно обращаются к объектам, не являющимся лицом. Более того, некоторые предположили, что трудности с пониманием эмоционального содержания лиц у детей с аутизмом являются результатом общей невнимательности к выражению лица, а не неспособности обрабатывать эмоциональную информацию в целом.

Считается, что ограничения вызывают снижение социальной активности. Кроме того, исследования показывают связь между снижением способности обрабатывать лица у людей с аутизмом и более поздними нарушениями теории разума . В то время как обычно развивающиеся люди способны соотносить эмоциональные выражения других со своими действиями, люди с аутизмом не демонстрируют этот навык в такой же степени.

Однако эта причинность напоминает спор о курице или яйце . Некоторые предполагают, что социальные нарушения приводят к проблемам с восприятием. С этой точки зрения биологическое отсутствие социального интереса препятствует распознаванию лиц из-за недостаточного использования.

Неврология

Многие из препятствий, с которыми сталкиваются люди с аутизмом при обработке лица, могут быть связаны с аномалиями веретенообразной области лица и миндалины .

Как правило, веретенообразная область лица у людей с аутизмом имеет уменьшенный объем. Это уменьшение объема было приписано девиантной активности миндалины, которая не помечает лица как эмоционально значимые и, таким образом, снижает уровни активации.

Исследования не позволяют однозначно определить, какие области мозга используют люди с аутизмом. Было обнаружено, что, глядя на лица, люди с аутизмом проявляют активность в областях мозга, которые обычно активны, когда нейротипичные люди воспринимают объекты. Другой обнаружил, что во время восприятия лица люди с аутизмом используют разные нейронные системы, каждая из которых использует свои собственные уникальные нейронные схемы.

Механизмы компенсации

По мере того как аутичные люди стареют, результаты поведенческих тестов, оценивающих способность распознавать эмоции лица, повышаются до уровней, аналогичных контрольным.

Механизмы распознавания этих людей все еще нетипичны, хотя часто эффективны. Что касается распознавания лиц, компенсация может включать в себя стратегию, в большей степени основанную на шаблонах, которая впервые встречается в задачах инверсии лиц . В качестве альтернативы, пожилые люди компенсируют это, имитируя выражения лиц других людей и полагаясь на свою моторную обратную связь лицевых мышц для распознавания эмоций лица.

Шизофрения

Портрет Уильяма А. Урспрунга «Шизофрения».
Шизофрения , Уильям А. Урспрунг.

Известно, что шизофрения влияет на внимание, восприятие, память, обучение, обработку, рассуждение и решение проблем.

Шизофрения связана с нарушением восприятия лица и эмоций. Люди с шизофренией демонстрируют худшую точность и меньшее время отклика в задачах по восприятию лиц, в которых их просят сопоставить лица, запомнить лица и распознать, какие эмоции присутствуют на лице. Людям с шизофренией труднее сопоставить вертикальные лица, чем с перевернутыми лицами. Снижение конфигурационной обработки с использованием расстояния между особенностями предмета для распознавания или идентификации (например, черты лица, такие как глаза или нос) также было связано с шизофренией.

Пациенты с шизофренией могут легко идентифицировать «счастливый» аффект, но с трудом распознают лица как «грустные» или «испуганные». Нарушения восприятия лица и эмоций связаны с нарушениями социальных навыков из-за неспособности человека различать лицевые эмоции. Люди с шизофренией, как правило, демонстрируют сниженный ответ N170, нетипичные шаблоны сканирования лица и дисфункцию конфигурационной обработки. Было обнаружено, что тяжесть симптомов шизофрении коррелирует с серьезностью нарушения восприятия лица.

Было обнаружено, что люди с диагностированной шизофренией и антисоциальным расстройством личности имеют даже более серьезные нарушения в восприятии лица и эмоций, чем люди с просто шизофренией. Эти люди с трудом распознают гнев, удивление и отвращение. У людей с этим двойным диагнозом существует связь между агрессией и трудностями восприятия эмоций.

Данные магнитно-резонансной томографии и функциональной магнитно-резонансной томографии показали, что меньший объем веретенообразной извилины связан с большими нарушениями восприятия лица.

Существует положительная корреляция между распознаванием собственного лица и трудностями распознавания другого лица у людей с шизофренией. Также было показано, что степень шизотипии коррелирует с трудностями при взгляде на себя, необычными трудностями восприятия и другими трудностями распознавания лиц. Пациенты с шизофренией сообщают о большем количестве странностей, глядя в зеркало, чем обычные люди из контрольной группы. Было обнаружено, что галлюцинации, соматические проблемы и депрессия связаны с трудностями самовосприятия.

Другие животные

Нейробиолог Дженни Мортон и ее команда смогли научить овец выбирать знакомое лицо вместо незнакомого при представлении двух фотографий, что привело к открытию, что овцы могут распознавать человеческие лица. Рыбы-лучники (дальние родственники людей) смогли различать сорок четыре разных человеческих лица, что подтверждает теорию о том, что для этого не нужна неокортекс или история различения человеческих лиц. Было обнаружено, что голуби используют те же части мозга, что и люди, чтобы различать счастливые и нейтральные лица или мужские и женские лица.

Искусственный интеллект

Много усилий было потрачено на разработку программного обеспечения, которое может распознавать человеческие лица .

Эта работа проводилась в области искусственного интеллекта, известной как компьютерное зрение , которое использует психологию восприятия лица для разработки программного обеспечения. Недавние открытия используют неинвазивную функциональную транскраниальную допплеровскую спектроскопию для определения конкретных ответов на лицевые стимулы. Новая система использует входные отклики, называемые долгосрочным потенцированием коры головного мозга , для запуска поиска целевого лица из компьютеризированной системы базы данных лиц. Такая система обеспечивает интерфейс мозг-машина для распознавания лиц, называемого когнитивной биометрией .

Другое приложение оценивает возраст по изображениям лиц. По сравнению с другими проблемами познания, оценка возраста по изображениям лиц является сложной задачей, главным образом потому, что на процесс старения влияют многие внешние факторы, такие как физическое состояние и стиль жизни. Процесс старения также протекает медленно, что затрудняет сбор достаточных данных.

Немродов

В 2016 году Дэн Немродов провел многомерный анализ сигналов ЭЭГ, которые могут быть задействованы в информации, связанной с идентичностью, и применил классификацию паттернов к связанным с событием потенциальным сигналам как во времени, так и в пространстве. Основной целью исследования были:

  1. оценка того , участвуют ли ранее известные связанные с событием потенциальные компоненты, такие как N170 и другие, в распознавании лиц или нет
  2. определение временных ориентиров индивидуального уровня распознавания по потенциальным сигналам, связанным с событием
  3. определение пространственного профиля индивидуального распознавания лиц

Для эксперимента традиционный анализ связанных с событием потенциальных сигналов и классификация паттернов связанных с событием потенциальных сигналов проводились с учетом предварительно обработанных сигналов ЭЭГ.

Это и дальнейшие исследования показали существование пространственно-временного профиля процесса распознавания отдельных лиц, а реконструкция изображений отдельных лиц стала возможной благодаря использованию такого профиля и информативных функций, которые способствуют кодированию информации, относящейся к личности.

Генетическая основа

Хотя многие когнитивные способности, такие как общий интеллект, имеют четкую генетическую основу, доказательства генетической основы распознавания лиц появились сравнительно недавно. Текущие данные свидетельствуют о том, что способности распознавания лиц тесно связаны с генетическими, а не с окружающей средой.

Ранние исследования были сосредоточены на генетических заболеваниях, которые нарушают способность распознавания лиц, таких как синдром Тернера , который приводит к нарушению функционирования миндалины. Исследование, проведенное в 2003 году, показало, что у людей с синдромом Тернера значительно хуже распознаются лица, что свидетельствует о том, что миндалевидное тело влияет на восприятие лица.

Доказательства генетической основы в общей популяции, однако, получены в исследованиях близнецов, в которых показатели распознавания лиц в Кембриджском тесте памяти лица были в два раза выше у монозиготных близнецов по сравнению с дизиготными близнецами. Этот вывод был подтвержден исследованиями, в которых была обнаружена аналогичная разница в оценках распознавания лиц, и те, которые определяли наследуемость распознавания лиц, составляли примерно 61%.

Не было значимой связи между оценками распознавания лиц и другими когнитивными способностями, в первую очередь общим распознаванием объектов. Это говорит о том, что способности распознавания лиц передаются по наследству и имеют генетическую основу, независимую от других когнитивных способностей. Исследования показывают, что более экстремальные примеры способностей к распознаванию лиц, в частности наследственные прозопагнозии, сильно коррелированы генетически.

Для наследственной прозопагностики предложена аутосомно-доминантная модель наследования. Исследования также коррелируют вероятность наследственной прозопагнозии с однонуклеотидных полиморфизмов вдоль гена рецептора окситоцина (OXTR), предполагая , что эти аллели служат критическую роль в нормальном восприятии лица. Также было обнаружено, что мутация аллеля дикого типа в этих локусах приводит к другим расстройствам, при которых часто встречаются нарушения социального распознавания и распознавания лиц, например, расстройство аутистического спектра , что может означать, что генетические основы общего распознавания лиц являются сложными и полигенными .

Эта взаимосвязь между OXTR и распознаванием лиц также подтверждается исследованиями людей, не страдающих наследственной прозопагнозией.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Брюс В. и Янг А. (2000) Глазами смотрящего: наука о восприятии лица . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-852439-0

внешние ссылки