WikiDer > Эффект инверсии лица

Face inversion effect

В эффект инверсии лица это явление, при котором идентифицируют перевернутый (перевернутый) лица по сравнению с вертикальным лицом намного сложнее, чем сделать то же самое с не-лицевыми объектами.[1][2]

Типичное исследование, изучающее эффект инверсии лица, будет иметь изображения перевернутого и вертикального объекта, представленные участникам, и время, необходимое им, чтобы распознать этот объект таким, какой он есть на самом деле (то есть изображение лица как лица). Эффект инверсии лица возникает, когда по сравнению с другими объектами требуется непропорционально больше времени, чтобы распознать лица, когда они перевернуты, а не вертикальные.[3][4]

Лица обычно обрабатываются в специальных избирательных участках мозга, таких как веретенообразная область лица.[5] Однако обработка перевернутых лиц включает в себя как области выбора лиц, так и области распознавания сцены и объектов область парагиппокампа и боковой затылочная кора.[6][7] Кажется, что в перевернутых лицах есть что-то другое, что требует, чтобы они также задействовали эти механизмы обработки сцены и объектов.[8]

Наиболее поддерживаемое объяснение того, почему лица дольше распознаются, когда они перевернуты, - это гипотеза конфигурационной информации. Гипотеза о конфигурационной информации утверждает, что лица обрабатываются с использованием конфигурационной информации для формирования целостный (целое) представление лица. Однако объекты не обрабатываются таким конфигурационным способом. Вместо этого они обрабатываются искусственно (по частям). Инвертирование лица нарушает обработку конфигурации, заставляя ее обрабатывать так же естественно, как и другие объекты. Это вызывает задержку, поскольку для формирования представления лица только с локальной информацией требуется больше времени.[9]

Нейронные системы распознавания лиц

Расположение веретенообразной области лица

Лица обрабатываются в отдельных областях мозга на другие стимулы, такие как сцены или не-лицевые объекты. Например, веретенообразная область лица (FFA) - это избирательная область в головном мозге, которая используется только для обработки лица.[5] FFA больше реагирует на вертикальные, но не перевернутые лица, демонстрируя, что перевернутые лица не обнаруживаются так же, как вертикальные лица.[10]

Выбор сцены область парагиппокампа (PPA) обрабатывает места или сцены визуальной среды.[6] Область распознавания объекта в боковом затылочная кора (LOC) участвует в обработке объектов.[7] Вместе эти области используются для обработки перевернутых, но не вертикальных граней. Это говорит о том, что в перевернутых лицах есть что-то особенное по сравнению с вертикальными, что требует, чтобы они задействовали области обработки объектов и сцены.[8]

При просмотре перевернутых лиц все еще наблюдается некоторая активность в регионах распознавания лиц.[11] Доказательства показали, что избирательная область в головном мозге, известная как затылочный область лица (OFA) участвует в обработке как вертикальных, так и перевернутых лиц.[8][10]

В целом механизмы обработки лиц и объектов в мозгу кажутся отдельными. Распознавание вертикальных лиц включает в себя специальные области распознавания лиц, но распознавание перевернутых лиц включает в себя области распознавания как лиц, так и не-лицевых стимулов.

Процессы распознавания лиц и объектов

Распознавание лица

Конфигурационная информация

Конфигурационная информация, также известная как реляционная информация, помогает людям быстро распознавать лица. Он предполагает размещение черты лица, такой как глаза и нос. Существует два типа конфигурационной информации: реляционная информация первого порядка и реляционная информация второго порядка.[12]

Реляционная информация первого порядка состоит из пространственных отношений между различными чертами лица. Эти отношения между чертами лица характерны для большинства людей, например, когда рот расположен под носом. Следовательно, реляционная информация первого порядка помогает идентифицировать лицо как лицо, а не как какой-то другой объект.[12]

Информация второго порядка - это размер отношений между чертами лица по отношению к прототипу (модели того, как должно выглядеть лицо). Этот тип информации помогает отличить одно лицо от другого, потому что он различается между разными лицами.[12]

Комплексная обработка

В целостный обработка лиц описывает восприятие лиц как целого, а не как сумму их частей. Это означает, что черты лица (например, глаза или нос) явно не представлены в мозге сами по себе, скорее, представлено все лицо.[13]

Согласно гипотезе конфигурационной информации распознавание лицараспознавание лиц состоит из двух этапов, на которых используется конфигурационная информация для формирования целостных представлений лиц.[14]

Исследование показало, что избирательная активность в мозге задерживается, когда конфигурационная информация о лицах нарушается (например, когда лица инвертировались).[15] Это означает, что участникам потребовалось больше времени, чтобы распознать лица, которые они рассматривали как лица, а не другие (не-лицевые) объекты. Таким образом, объяснение конфигурационной информации для распознавания лиц поддерживается наличием эффекта инверсии лиц (задержка при инвертировании лиц).

Этапы распознавания лиц

Первым этапом распознавания лиц в гипотезе конфигурационной информации является обработка информации первого уровня. На этом этапе используется реляционная информация первого порядка для обнаружения лица (т. Е. Для определения того, что лицо на самом деле является лицом, а не другим объектом). Создание целостного представления лица происходит на этой ранней стадии обработки лица, что позволяет быстро распознать лица.[14]

Следующий этап, обработка информации второго уровня, позволяет отличить одно лицо от другого с помощью реляционной информации второго порядка.[14]

Распознавание объекта

Эффект инверсии не возникает для не-лицевых объектов, предполагая, что лица и другие объекты обрабатываются по-разному.

Распознавание лиц включает в себя конфигурационную информацию для целостной обработки лиц. Однако распознавание объектов не использует конфигурационную информацию для формирования целостного представления. Вместо этого каждая часть объекта обрабатывается независимо, чтобы ее можно было распознать. Это называется искусственным методом распознавания.[12] Кроме того, делается явное представление каждой части объекта, а не представление объекта в целом.[13]

Теории

Конфигурационная информационная гипотеза

Согласно гипотезе о конфигурационной информации, эффект инверсии лица возникает потому, что конфигурационная информация больше не может использоваться для построения целостного представления лица. Вместо этого перевернутые лица обрабатываются как объекты, используя локальную информацию (т. Е. Отдельные черты лица) вместо конфигурационной информации.

При обработке перевернутых лиц возникает задержка по сравнению с вертикальными гранями. Это связано с тем, что конкретный целостный механизм (см. целостная обработка), позволяющий быстро определять лица, отсутствует при обработке перевернутых лиц. При просмотре перевернутых лиц доступна только местная информация, что нарушает этот этап раннего распознавания и, следовательно, предотвращает быстрое обнаружение лиц. Вместо этого независимые элементы собираются вместе по частям, чтобы сформировать представление объекта (лица) и позволить зрителю распознать, что это такое.[9]

Альтернативные гипотезы

Хотя гипотеза конфигурационной обработки является популярным объяснением эффекта инверсии лица, у этой теории были некоторые проблемы. В частности, было высказано предположение, что лица и объекты распознаются с использованием механизмов естественной обработки вместо целостной обработки лиц и естественной обработки объектов.[16] Таким образом, эффект инверсии лиц не вызван задержкой обработки лиц как объектов. Вместо этого задействован другой элемент. Следуют два возможных объяснения.

Восприятие обучения

Перцептивный обучение - это обычное альтернативное объяснение гипотезы конфигурационной обработки для эффекта инверсии лица. Согласно теории перцептивного обучения, более частое представление стимула (например, лица или машины) облегчает распознавание этого стимула в будущем.[17]

Большинство людей хорошо знакомы с тем, как смотреть прямо на лица Отсюда следует, что были разработаны высокоэффективные механизмы для быстрого обнаружения и идентификации стоящих лиц.[18] Это означает, что эффект инверсии лица может быть вызван увеличением опыта восприятия и распознавания вертикальных лиц по сравнению с перевернутыми лицами.[19]

Несовместимость схемы лица

Модель несовместимости схемы лица была предложена для объяснения некоторых недостающих элементов гипотезы конфигурационной информации. Согласно модели, лица обрабатываются и присваиваются значения с помощью схем и прототипов.[20]

Модель определяет схему как абстрактное представление общей структуры лица, включая характеристики, общие для большинства лиц (т. Е. Структуру и отношения между чертами лица). Прототип - это изображение среднего лица определенной группы людей (например, людей или обезьян). После распознавания лица с использованием схемы новые лица добавляются в группу путем оценки их сходства с прототипом этой группы.[20]

Существуют разные схемы для вертикальных и перевернутых лиц: вертикальные грани просматриваются чаще и поэтому имеют более эффективные схемы, чем перевернутые лица. Таким образом, эффект инверсии лица частично вызван менее эффективными схемами обработки менее знакомой инвертированной формы лиц.[20] Это делает модель несовместимости схемы лиц похожей на теорию перцептивного обучения, потому что обе считают важную роль опыта в быстром распознавании лиц.[19][20]

Интеграция теорий

Вместо одного объяснения эффекта инверсии лица более вероятно, что применимы аспекты различных теорий. Например, лица могут обрабатываться с помощью конфигурационной информации, но роль опыта может быть важна для быстрого распознавания определенного типа лица (например, человека или собаки) путем построения схем этого типа лица.[16]

Разработка

Способность быстро обнаруживать и распознавать лица была важна в молодости человека и используется до сих пор. Например, выражение лица может подавать различные сигналы, важные для коммуникация.[21][22] Поэтому для поддержки этой способности были разработаны высокоэффективные механизмы распознавания лиц.[17]

В качестве люди становясь старше, они лучше знакомятся с вертикальными человеческими лицами и постоянно совершенствуют механизмы, используемые для их распознавания.[23] Этот процесс позволяет людям быстро обнаруживать лица вокруг себя, что помогает социальное взаимодействие.[21]

Примерно к первому году жизни младенцы знакомы с лицами в их вертикальном положении и поэтому более склонны испытывать эффект инверсии лица. С возрастом они лучше узнают лица, поэтому эффект инверсии лиц усиливается.[23] Повышенная сила эффекта инверсии лица с течением времени поддерживает гипотезу перцептивного обучения, поскольку больший опыт работы с лицами приводит к увеличению восприимчивости к эффекту.[19]

Чем более знакомо лицо определенного типа (например, человек или собака), тем более восприимчиво он к эффекту инверсии лица для этого лица. Это относится как к людям, так и к другим видам. Например, старше шимпанзе знакомые с человеческими лицами испытали эффект инверсии лица при просмотре человеческих лиц, но тот же результат не наблюдался у более молодых шимпанзе, знакомых с лицами шимпанзе.[24] Эффект инверсии лица был также сильнее для собака лица, когда они были осмотрены кинологами.[12] Эти данные демонстрируют, что знакомство с определенным типом лица развивается со временем и, по-видимому, необходимо для возникновения эффекта инверсии лица.

Исключения

Существует ряд условий, которые могут уменьшить или даже устранить эффект инверсии лица. Это связано с тем, что механизм, используемый для распознавания лиц путем формирования целостных представлений, отсутствует или нарушен. Это может привести к тому, что лица будут обрабатываться так же, как и другие (не лицевые) объекты.

Прозопагнозия

Прозопагнозия это состояние, при котором не распознаются лица.[25] Когда люди с прозопагнозией смотрят на лица, веретенообразная извилина (область мозга для распознавания лиц) активируется иначе, чем у человека без этого заболевания.[26] Кроме того, области распознавания объектов без лица (например, вентральный затылочно-височный экстрастриатная кора) активируются при просмотре лиц, указывая на то, что лица и объекты обрабатываются одинаково.[11]

Люди с прозопагнозией могут не пострадать или даже получить пользу от инверсии лица в задачах распознавания лиц.[25][27] Обычно они реалистично обрабатывают стоящие лица, как предметы. Перевернутые грани также обрабатываются скорее искусственно, чем целостно.[28] Это демонстрирует отсутствие разницы между обработкой вертикальных и перевернутых лиц, что объясняет, почему нет непропорциональной задержки для распознавания перевернутых лиц.[11]

Расстройство аутистического спектра

Как и люди с прозопагнозией, люди с расстройство аутистического спектра (ASD) не используют конфигурационный механизм обработки для формирования целостного представления лица.[29] Вместо этого они, как правило, обрабатывают лица, используя местную или естественную информацию.[30] Это означает, что при обработке вертикальных лиц, перевернутых лиц и объектов используются одни и те же естественные механизмы. Следовательно, эффект инверсии лица менее вероятен у людей с РАС.[31]

Однако есть некоторые свидетельства того, что разработка целостного механизма распознавания лиц у людей с РАС просто задерживается, а не отсутствует. Это означало бы, что на самом деле будет разница между обработкой вертикального и перевернутого лиц. Поэтому люди с РАС могут в конечном итоге стать восприимчивыми к эффекту инверсии лица.[32]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Civile, Ciro; Макларен, Росси; Макларен, I.P.L. (2013-09-23). Эффект инверсии лица - части и целое: отдельные элементы и их конфигурация. 67.
  2. ^ Инь, Роберт К. (1969). «Глядя на перевернутые лица». Журнал экспериментальной психологии. 81 (1): 141–145. Дои:10,1037 / ч0027474. ISSN 0022-1015.
  3. ^ Farah, M. J .; Wilson, K. D .; Drain, H.M .; Танака, Дж. Р. (1995). «Эффект перевернутого лица при прозопагнозии: свидетельство обязательных, специфичных для лица механизмов восприятия». Исследование зрения. 35 (14): 2089–2093. Дои:10.1016 / 0042-6989 (94) 00273-О. ISSN 0042-6989. PMID 7660612.
  4. ^ Торнтон, Ян; Маллинз, Эмма; Банахан, Кара (2011). «Движение может усилить эффект инверсии лица». Психология. 44 (1): 5–22. Дои:10,2298 / фунт / кв. Дюйм.
  5. ^ а б Канвишер, Нэнси; Йовель, Галит (29 декабря 2006 г.). «Веретенообразная область лица: область коры, специализированная для восприятия лиц 9». Философские труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки. 361 (1476): 2109–2128. Дои:10.1098 / rstb.2006.1934. ЧВК 1857737. PMID 17118927.
  6. ^ а б Эпштейн, Рассел; Канвишер, Нэнси (1998). «Кортикальное представление местной визуальной среды». Природа. 392 (6676): 598–601. Дои:10.1038/33402. ISSN 0028-0836. PMID 9560155.
  7. ^ а б Малах, R; Реппас, Джей Би; Бенсон, Р. Р.; Квонг, K K; Цзян, H; Кеннеди, Вашингтон; Ледден, П. Дж .; Брэди, Т. Дж .; Розен, Б. Р. (1995-08-29). «Объектная активность, выявленная с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии в затылочной коре человека». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 92 (18): 8135–8139. Дои:10.1073 / пнас.92.18.8135. ISSN 0027-8424. ЧВК 41110. PMID 7667258.
  8. ^ а б c Питчер, Дэвид; Дюшен, Брэдли; Уолш, Винсент; Йовель, Галит; Канвишер, Нэнси (2011). «Роль латеральной затылочной части лица и предметных областей в эффекте инверсии лица». Нейропсихология. 49 (12): 3448–3453. Дои:10.1016 / j.neuropsychologia.2011.08.020. ISSN 0028-3932. PMID 21896279.
  9. ^ а б Фрейре, Алехо; Ли, Канг; Саймонс, Лоуренс А (2000). «Эффект инверсии лица как недостаток в кодировании конфигурационной информации: прямые доказательства». Восприятие. 29 (2): 159–170. Дои:10.1068 / стр3012. ISSN 0301-0066. PMID 10820599.
  10. ^ а б Йовель, Галит; Канвишер, Нэнси (2005). "Нейронная основа поведенческого эффекта инверсии лица". Текущая биология. 15 (24): 2256–2262. Дои:10.1016 / j.cub.2005.10.072. ISSN 0960-9822. PMID 16360687.
  11. ^ а б c Хэксби, Джеймс V; Унгерлейдер, Лесли Джи; Кларк, Винсент П.; Schouten, Jennifer L; Хоффман, Элизабет А; Мартин, Алекс (1999). «Влияние инверсии лица на активность нейронных систем человека для восприятия лица и объектов». Нейрон. 22 (1): 189–199. Дои:10.1016 / с0896-6273 (00) 80690-х. ISSN 0896-6273. PMID 10027301.
  12. ^ а б c d е Civile, Ciro; Макларен, Росси; Макларен, Ян П. Л. (2016). «Эффект инверсии лица: роль конфигурационной информации первого и второго порядка». Американский журнал психологии. 129 (1): 23–35. Дои:10.5406 / amerjpsyc.129.1.0023. HDL:10871/19932. JSTOR 10.5406 / amerjpsyc.129.1.0023. PMID 27029104.
  13. ^ а б Танака, Джеймс У .; Фара, Марта Дж. (1993). «Части и целые в распознавании лиц». Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии. 46 (2): 225–245. Дои:10.1080/14640749308401045. PMID 8316637.
  14. ^ а б c Тауберт, Джессика; Апторп, Дебора; Агтен-Мерфи, Дэвид; Алайс, Дэвид (2011). «Роль целостной обработки в восприятии лица: свидетельство эффекта инверсии лица». Исследование зрения. 51 (11): 1273–1278. Дои:10.1016 / j.visres.2011.04.002. ISSN 0042-6989. PMID 21496463.
  15. ^ Россион, Б (1999-07-01). «Пространственно-временная локализация эффекта инверсии лица: исследование связанных с событием потенциалов». Биологическая психология. 50 (3): 173–189. Дои:10.1016 / S0301-0511 (99) 00013-7. ISSN 0301-0511. PMID 10461804.
  16. ^ а б Мацуёси, Дайсуке; Морита, Томойо; Кочияма, Таканори; Tanabe, Hiroki C .; Садато, Норихиро; Какиги, Рюсукэ (11 марта 2015). «Диссоциативные корковые пути для качественных и количественных механизмов в эффекте инверсии лица». Журнал неврологии. 35 (10): 4268–4279. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.3960-14.2015. ISSN 0270-6474. ЧВК 6605288. PMID 25762673.
  17. ^ а б Уоллис, Гай (2013). «К единой модели распознавания лиц и объектов в зрительной системе человека». Границы в психологии. 4: 497. Дои:10.3389 / fpsyg.2013.00497. ISSN 1664-1078. ЧВК 3744012. PMID 23966963.
  18. ^ Gold, J .; Bennett, P.J .; Секулер, А. Б. (1999). «Сигнал, но не шум, изменяется при обучении восприятию». Природа. 402 (6758): 176–178. Дои:10.1038/46027. ISSN 0028-0836. PMID 10647007.
  19. ^ а б c Секулер, Эллисон Б; Гаспар, Карл М; Голд, Джейсон М; Беннет, Патрик Дж (2004). «Инверсия приводит к количественным, а не качественным изменениям в обработке лица». Текущая биология. 14 (5): 391–396. Дои:10.1016 / j.cub.2004.02.028. ISSN 0960-9822. PMID 15028214.
  20. ^ а б c d Раковер, Сэм С. (1 августа 2013 г.). «Объяснение эффекта инверсии граней: модель несовместимости граней и схем (FSI)». Психономический бюллетень и обзор. 20 (4): 665–692. Дои:10.3758 / s13423-013-0388-1. ISSN 1069-9384. PMID 23381811.
  21. ^ а б Schmidt, Karen L .; Кон, Джеффри Ф. (2001). «Выражение лица человека как адаптация: эволюционные вопросы в исследовании выражения лица». Американский журнал физической антропологии. Дополнение 33: 3–24. Дои:10.1002 / ajpa.20001. ISSN 0002-9483. ЧВК 2238342. PMID 11786989.
  22. ^ Goldman, Alvin I .; Шрипада, Чандра Сехар (2005). «Симуляционистские модели распознавания эмоций по лицу». Познание. 94 (3): 193–213. Дои:10.1016 / j.cognition.2004.01.005. ISSN 0010-0277. PMID 15617671.
  23. ^ а б Пассаротти, A.M .; Smith, J .; ДеЛано, М .; Хуанг, Дж. (2007). «Различия в развитии нейронных основ эффекта инверсии лица показывают прогрессивную настройку избирательных участков лица к вертикальной ориентации». NeuroImage. 34 (4): 1708–1722. Дои:10.1016 / j.neuroimage.2006.07.045. ISSN 1053-8119. PMID 17188904.
  24. ^ Даль, Кристоф Д.; Rasch, Malte J .; Томонага, Масаки; Адачи, Икума (27 августа 2013 г.). «Повторный визит к эффекту инверсии лица у нечеловеческих приматов - исследование на шимпанзе (Pan troglodytes)». Научные отчеты. 3 (1): 2504. Дои:10.1038 / srep02504. ISSN 2045-2322. ЧВК 3753590. PMID 23978930.
  25. ^ а б Бизиньи, Томас; Россион, Бруно (2010). «Приобретенная прозопагнозия устраняет эффект инверсии лица». Кора. 46 (8): 965–981. Дои:10.1016 / j.cortex.2009.07.004. ISSN 0010-9452. PMID 19683710.
  26. ^ Грютер, Томас; Грютер, Мартина; Углерод, Клаус-Кристиан (2008). «Нейронно-генетические основы распознавания лиц и прозопагнозии». Журнал нейропсихологии. 2 (1): 79–97. CiteSeerX 10.1.1.571.9472. Дои:10.1348 / 174866407x231001. ISSN 1748-6645. PMID 19334306.
  27. ^ Фара, Марта Дж; Уилсон, Кевин Д. Максвелл Дрэйн, H; Танака, Джеймс Р. (1995-07-01). «Эффект инверсии перевернутого лица при прозопагнозии: доказательства обязательных, специфичных для лица механизмов восприятия». Исследование зрения. 35 (14): 2089–2093. Дои:10.1016 / 0042-6989 (94) 00273-О. ISSN 0042-6989. PMID 7660612.
  28. ^ Авидан, Галия; Танзер, Михал; Берманн, Марлен (2011). «Нарушение целостной обработки при врожденной прозопагнозии». Нейропсихология. 49 (9): 2541–2552. Дои:10.1016 / j.neuropsychologia.2011.05.002. ЧВК 3137703. PMID 21601583.
  29. ^ van der Geest, J.N .; Kemner, C .; Verbaten, M.N .; ван Энгеланд, Х. (2002). «Поведение взгляда детей с распространенным нарушением развития по отношению к человеческим лицам: исследование времени фиксации». Журнал детской психологии и психиатрии. 43 (5): 669–678. Дои:10.1111/1469-7610.00055. ISSN 0021-9630.
  30. ^ Берманн, Марлен; Авидан, Галия; Леонард, Грейс Ли; Кимчи, рути; Луна, Беатрис; Хамфрис, Кейт; Миншью, Нэнси (2006). «Конфигурационная обработка при аутизме и ее связь с обработкой лиц». Нейропсихология. 44 (1): 110–129. CiteSeerX 10.1.1.360.7141. Дои:10.1016 / j.neuropsychologia.2005.04.002. PMID 15907952.
  31. ^ Falck-Ytter, Terje (2008). «Эффекты инверсии лица при аутизме: комбинированное исследование времени просмотра и пупиллометрии». Исследование аутизма. 1 (5): 297–306. Дои:10.1002 / aur.45. PMID 19360681.
  32. ^ Хедли, Даррен; Брюэр, Нил; Янг, Робин (31.10.2014). «Влияние инверсии на распознавание лиц у взрослых с расстройством аутистического спектра». Журнал аутизма и нарушений развития. 45 (5): 1368–1379. Дои:10.1007 / s10803-014-2297-1. ISSN 0162-3257. PMID 25358250.