面孔识别的特殊性以及倒置效应的研究

从面孔倒置效应看面孔识别的特殊性
魏楠10130330113
华东师范大学心理与认知科学学院心理学系
【摘要】面孔识别与物体识别有着不同的认知机制。

从面孔倒置效应的行为实验研究、ERP脑研究、出现的原因等三方面进行各方面的探索与理论的研究成果来更好的了解面孔识别效应的特殊性。

【关键字】面孔识别倒置效应 N170 整体加工视觉专家系统
【引言】面孔是一种特别的视觉刺激。

一方面，面孔是复杂的、多维的、自然的特殊视觉刺激,它在人类生活中占据非常重要的地位。

另一方面，面孔识别作为人的一种基本认知能力，可以不受大小、光线、背景、位置、年龄、表情、姿势等的影响。

比如，两个月大的婴儿已经可以把陌生人与母亲识别开来（面孔识别的认知发展机制）。

关于面孔识别的特殊性，可以从发展心理学，神经科学，fMRI和PET，ERP，神经元，以及倒置效应等方面体现出来，本篇文章主要从倒置效应来叙述面孔识别的特殊性。

1. 面孔倒置效应的定义
面孔倒置效应，是指对倒置面孔的再认成绩显著低于对正立面孔的再认成绩，而且与普通物体的倒置效应相比，面孔的倒置效应更大。

（面孔倒置效应的研究与理论述评）
2.面孔倒置效应的行为实验研究
Yin, R. K. (1969). Looking at upside-down faces最早对面孔倒置效应进行了研究，他比较了被试者对普通物体（如房子）和面孔的再认成绩，发现正立面孔时面孔的再认成绩较好，倒置时，所有的刺激的再认成绩均有所下降，但是，正立面孔和倒置面孔的再认成绩差异最大，反映出了记忆面孔的特殊性。

1在（华东师大）的研究中，也发现只有面孔呈现出了正立与反转的差异，而且正立面孔的识别正确率显著高于倒置面孔识别的正确率。

在该篇文章中，比较由中国本土特色的是与汉字结合了起来，运用双关图。

发现只有当把汉字看成面孔时会出现反转效应。

（见图1图2图3）。

除此而外，作者通过实验1（见图）发现当被试者同时面对倒置的物体和倒置的面孔时，人更多的体现了一种对面孔注意的偏向性。

反映出了对于面孔的识别，我们有一种特别的注意机制。

3.面孔倒置效应的ERP研究
经研究发现，事件相关脑电位（ERP），相较于住宅，面部的刺激引起了颞枕部的负波N170和frontocentral积极性（英语的N170）。

而在倒置面孔中，这一现象更为显著。

与正立面孔相比，在枕叶颞叶皮层倒置面孔能够引起一个波幅更大的N170波，并且潜伏期更长。

;Rossion200。

（华东师大）但是，也有研究认为，N170波并不能很好的证明面孔识别的特殊性。

Bentin 等(1996)向被试呈现正立/倒置面孔、正立/倒置汽车和蝴蝶图片, 让被试报告目标图片(蝴蝶)出
现的次数, 结果发现, 正立/倒置面孔诱发的N170 波幅不存在显著差异。

在国内，也有类似的研究，但是这个研究只是研究了正向的物体与面孔。

实验者让16 名被试者学习和再认面孔照片, 记录其脑电。

结果仅半数被试者出现N170, 认知任务显著影响N170 波幅，而余下的半数则没有显著的一个效应。

证明N170不能反映面孔的结构编码, 至于它是否反映面孔加工特异性还值得进一步研究。

4.出现倒置效应的原因
4.1整体加工
对于物体的加工，更多的是一种对于局部的、特征的加工，而面孔比物体更多一种组构信息,且各个特征之间的关系比局部特征更重要。

面孔识别更大程度上依赖于各特征所形成的空间关系特征。

而在面孔倒置的过程中整体性的信息表征受到了破坏，因此面孔的整体性加工受阻，从而影响面孔识别的过程。

面孔的整体加工指的是，把组成面孔的各个元素整合到一起，形成一个整体，使得整体信息大于部分信息之和，单独知觉面孔各元素比较困难。

（Maurer et al 2002），也就是说，对组成整体的每个元素特征的加工均受到整体信息的影响。

（面孔倒置效应的研究与理论评述）
4.2视觉专家系统
除此而外，还有一种说法是受到了“视觉专家系统”的影响。

随着对某类物品视觉专家化程度的提高,个体对物体的认知将更多的
依赖整体的结构的属性(Diamond1986;Maurer2002),因此对该领域的物体的认知加工就会出现反转效应。

如长期与各类犬打交道的人会出现对狗的面孔的一种反转效应。

（Diamond 1986）。

但是，在他（华东师大）的研究中，却发现，中国人同是面孔识别专家和汉字识别专家，在汉字认知和面孔识别方面却有显著的不同。

4.3面孔专家化视觉系统
在研究中，通过比较双关图与面孔的识别，发现，只有双关图在被面孔刺激的前提下，才会产生一种反转效应。

因此，我们认为，这是面孔激活了我们人体中一种特殊的识别机制。

我们认为人们的认知系统中存在一个面孔专家化系统
(expertisesystem),而这个系统的自上而下的激活直接导致了反转效应。

这个面孔专家化系统的形成有两个关键因素:(1)在个体水平上加工正立的刺激;(2)在区别两个不同的个体时主要依赖结构信息。

因此当面孔呈现方向和专家化系统形成过程中接触到的面孔呈现方向不一致时,该系统就不能很好的提取结构信息,从而导致了反转效应。

4.4眼睛特异性假说
Perrett 等采用单细胞研究发现, 对眼睛特异的神经元(主要分布在STS 脑区)在面孔倒置时得到激活; 在面孔正立时,其活动受到抑制(引自Itier et al., 2007)。

B arton, Keenan 和Bass(2001)对眼睛位置或者颜色在面孔加工中的作用进行研究, 结果发现, 与正立面孔条件相
比, 被试较难识别出倒置面孔中眼睛位置的变化, 其反应时较长, 而对眼睛颜色的变化不存在上述识别困难。

有的实验者研究是否N170影响到了对于眼睛的一种特异性的识别。

(英语N170)。

在事件相关脑电位（ERP）的完整的脸和没有眼睛的脸的N170进行比较。

结果发现，N170的振幅在完整的面孔中和删掉眉毛的眼睛的不完整的面孔中几乎是相同的。

这一结果否定了N170是由眼睛区域的存在与否决定的这一结论。

但是，N170会出现一个延迟反应在不完整的面孔中。

这一现象与倒置面孔相似。

因此，它的结论是，N170 是由于人脸的配件的位置关系或者构成改变导致的。

这也再次强调了面孔的整体加工在我们面孔识别中的重要作用。

【小结】相对于物体识别，面孔识别的内在加工机制更为复杂，除了受到本身的内在生理因素影响之外，还会受到种族、文化、环境等的影响，使得研究变得复杂起来。

关于N170、视觉专家系统的作用的研究也颇具争议。

但是，对于整体加工模式，几乎达成了一种共识。

因此，对于面孔加工，有待于我们进一步的研究。

1 Yin, R. K. Looking at upside-down faces. Journal of experimental psychology81, 141 (1969).。