熟悉与陌生面孔加工激活的脑区及脑电反应

时间：2024-04-24

封丹浙江理工大学

一、引言

面孔或许是我们生活环境中最重要的一种视觉刺激。对于不同的观察者而言，面孔所带的身份信息是不同的，因此有了熟悉面孔与陌生面孔之分。那么这两种面孔识别是否存在大脑上激活不同的区域，以及二者之间的脑电上又有什么样的差异呢？

二、激活脑区的差异

熟悉与陌生面孔识别间的差异得到了神经领域的支持。面孔识别激活的脑区有: 前额叶、颞叶内侧、海马回、中枕回、枕下回、中部梭状回等。与识别陌生面孔相比，识别熟悉面孔激活更大范围的脑区，包括双侧前额叶、颞内侧和海马回。然而，熟悉面孔识别所激活的额颞叶区域并不是只与面孔加工有关。有研究发现，这些区域同样会被语义表征，情景记忆和情绪信息所激活（Natu, V.等，2011）。因此，很难从脑成像研究中将额外的语义、情境信息分离出来，单独考虑熟悉面孔所激活的脑区域。Rossion等人（2001）为了解决上述问题，比较了陌生面孔和仅在视觉上熟悉的面孔，被试对这些面孔进行学习直至视觉上很熟悉，但是不知道他们的名字，以消除语义信息。有研究发现发现功能定义的面孔区域，即梭状回面孔区域（FFA）和枕叶面部区域（OFA），都涉及了熟悉与陌生面孔识别差异。其他研究也采用了不同的任务，发现熟悉与陌生面孔激活的脑区域不同。研究者提出采用身份匹配任务发现，比起陌生面孔，被试的rFFA区域对熟悉面孔的反应更大，并且对熟悉面孔的匹配更准确。Ramon等人（2014）通过缓慢增加视觉信息（即高空间频率）来隔离对陌生和熟悉面孔间有区别的神经反应，逐渐让被试意识到不熟悉的或对个体而言熟悉的面孔。研究发现熟悉面孔识别最先激活扩展面孔加工系统（the extended face-processing system）中的前侧和中部颞叶区域，这些区域（包括杏仁核）在对熟人面孔进行分类时发生反应。相反，无论是否熟悉，大量的视觉信息会激活后侧面孔选择区域的激活。这些研究都提示，比起陌生面孔识别，熟悉面孔识别会激活更多大脑区域。

近十年来，fMRI研究也开始出现了fMR-适应中存在熟悉性效应的证据. 有研究者在一系列实验中使用了这种范式，这种范式比起标准的fMRI程序，能够允许测量更大的区域特异性，并且能够测量大脑面孔选择区域的神经反应。对一组神经元重复呈现单一刺激，会导致这个区域对该刺激变得适应，fMRI信号就会减少。通过改变刺激属性，就能测量信号反映，确定这个神经元群体对该属性是否敏感。一些研究者在研究中发现FFA会对重复出现的面孔表现出适应性（虽然不在颞上沟）。此外，这种适应性会强烈地受熟悉性的调节。一张面孔重复时观察视角发生变化就足以解除对陌生面孔的适应。然而，对于熟悉面孔，即使视角发生改变，我们仍然能观察到适应效应。另外一些研究没有发现熟悉与陌生面孔的适应差异。

三、脑电反应差异

大脑事件相关电位为熟悉与陌生面孔加工涉及不同机制提供其他神经生理学证据。关于电生理成分N170的大量研究显示出它对面孔的敏感性（例如：Bentin等，1996）。这个早期成分不容易受熟悉性调节，有研究者发现熟悉面孔刺激和陌生面孔刺激引发的N170电位没有差异。然而，近来有研究表明N170成分受到熟悉性调节，在识别熟悉面孔时，N170振幅更大。在电生理学工作中，有关熟悉性的较可靠的标记物是N250r成分，即在启动/适应范式中，重复出现的面孔比不重复的面孔引发更大的N250振幅，这种效应被认为是由于激活了工作记忆中所存储的面孔表征，而N170被认为与面孔早期结构分析有关。N250r表现出一定程度的图像特异性，相比同一张图片的重复出现，同一个人脸的不同图像重复的激活减少，表明两张面孔间的视觉编码有重复的成分。Bindemann 等研究发现，熟悉面孔所引发的N250r重复效应不受面孔图片垂直或者水平扭曲的影响。这一发现表明N250r并不仅仅反映两张面孔图像之间的表面视觉重叠，反映了较高水平的视觉识别，并支持N250r与面孔识别有关。