the many faces of research on face perception

wprowadzenie

twarze od dawna są źródłem zainteresowania naukowców w szerokim zakresie dyscyplin. W ostatnich latach ten szeroki zakres zainteresowań, podejść i wiedzy fachowej doprowadził bezpośrednio do szybkiego postępu w naszym zrozumieniu wielu różnych aspektów postrzegania i przetwarzania twarzy. Oczywiście nie tylko naukowcy interesują się twarzami. Kamery telewizyjne i filmowe skupiają naszą uwagę na twarzach, a twarze pokrywają nasze magazyny i dominują zarówno w starożytnych, jak i współczesnych dziełach sztuki. Nasza wrażliwość na wzory twarzy jest podkreślona, gdy widzimy twarze w wielu codziennych kształtach, takich jak chmury i przypadkowe układy obiektów (ryc. 1).

twarze mają niezwykły zakres kształtów i rozmiarów i są pokryte niesamowitą liczbą mięśni, co zwiększa złożoność twarzy . Co więcej, Znaczenie twarzy w życiu człowieka jest podkreślane przez wiele badań empirycznych. Ludzkie niemowlęta w wieku zaledwie kilku minut uczęszczają szczególnie na bodźce podobne do twarzy w stosunku do równie skomplikowanych bodźców innych niż twarz . Polegamy na twarzach, aby rozpoznać niezliczoną liczbę osób, które spotykamy w naszym życiu, a w konsekwencji złodzieje, rabusie banków i superbohaterowie noszą maski, aby ukryć swoją tożsamość. Nasze twarze ukazują również nasze uczucia dotyczące przeszłych, obecnych i przyszłych wydarzeń poprzez wyrażanie emocji .

twarz jest zazwyczaj pierwszym rodzajem informacji wizualnej dostępnej dla widza i jest widoczna nieprzerwanie przez prawie wszystkie rodzaje interakcji. W konsekwencji podstawowym pytaniem w postrzeganiu społecznym, a więc w zrozumieniu społecznego świata człowieka, jest dokładnie to, jakie informacje przekazuje ludzka twarz. Chociaż inne informacje mogą być bardziej znaczące niż te pozyskane z twarzy (na przykład, czy dana osoba jest agresywna, co można wskazać na to, jak gwałtownie zachowuje się wobec innych w wielu różnych sytuacjach), uzyskanie ich wymaga więcej czasu (np. wielokrotna obserwacja w czasie). W związku z tym ludzie chętnie wyciągają szereg wniosków na temat atrybutów osobowości, wyglądu, stanów emocjonalnych i preferencji kompletnych nieznajomych wyłącznie na podstawie sygnałów twarzy.

ten temat koncentruje się na zebraniu ostatnich postępów w naszym zrozumieniu przetwarzania twarzy, obejmując dziewięć tematów w trzech aspektach przetwarzania twarzy: (i) sygnały twarzy jako sygnały społeczne, (ii) neuropsychologiczne podejście do percepcji twarzy oraz (iii) rozwojowe i porównawcze podejście do percepcji twarzy. Chociaż każdy artykuł może być czytany indywidualnie jako elementarz na określone tematy, Mamy nadzieję, że czytelnicy poświęcą trochę czasu na przeczytanie artykułów, które mogą nie być w ich szczególnych zainteresowaniach.

sygnały twarzy jako sygnały społeczne

w pierwszej pracy, Little et al. zająć się kwestią atrakcyjności twarzy. To, co wydaje się być prostym osądem, wygenerowało szeroki zakres badań, a odpowiedź na to, co sprawia, że pewna twarz jest szczególnie atrakcyjna, jest złożona. Ludzie szybko oceniają atrakcyjność, ale trudno powiedzieć, na czym takie oceny są oparte. Autorzy zaczynają od przedstawienia kilku dobrze zbadanych wskazówek twarzy, które są znane jako związane z atrakcyjnością u ludzi, takich jak symetria, średnia i postrzegana osobowość. Ramy jest ewolucyjny jeden, i, podczas gdy takie podejścia były krytykowane w przeszłości do przewidywania nieelastyczne, niezmienne zachowania i preferencje, ich papier przedstawia, jak ewolucyjne myślenie faktycznie prowadzi do przekonujących prognoz o indywidualnej zmienności. Następnie dokumentują kilka ważnych źródeł takich indywidualnych różnic w preferencjach twarzy, w tym czynniki takie jak poziom hormonów i płodność, własna atrakcyjność i osobowość, kontekst społeczny i środowiskowy oraz doświadczenie wizualne i uczenie się społeczne. Ich przegląd podkreśla elastyczne, wyrafinowane systemy, które wydają się działać w celu maksymalizacji ewolucyjnie istotnych korzyści zarówno z wyboru Partnerów, jak i decyzji dotyczących atrakcyjności innych rodzajów partnerów społecznych.

podczas gdy mały et al. skoncentruj się na postrzeganiu atrakcyjności, powiedział et al. omów rolę postrzegania emocji w osądach społecznych. Wczesne modele przetwarzania twarzy sugerowały, że funkcjonalnie różne aspekty twarzy były przetwarzane różnymi drogami poznawczymi i zakładały, że mimika emocji była przetwarzana nieco niezależnie od innych sygnałów twarzy (np. ). Kwestionują ten pogląd i, być może, co ważniejsze, kwestionują samo przekonanie, że wyrażenia emocjonalne są funkcjonalnie różne od innych aspektów przetwarzania twarzy. W szczególności przedstawiają one behawioralne i neurobiologiczne dowody na to, że uogólnione reakcje na ekspresję emocjonalną wpływają na oceny neutralnych twarzy, a oceny neutralnych twarzy i mimiki są, przynajmniej częściowo, zależne od wspólnych mechanizmów. Praca ta podkreśla znaczenie integracji badań nad percepcją ekspresji i ocenami neutralnych twarzy i w tym celu nakreśla wspólne ramy wspierające tę integrację. Łącząc dwa aspekty badań twarzy, które tradycyjnie były badane nieco niezależnie (oceny neutralnych twarzy i przetwarzanie wyrażeń emocjonalnych), identyfikują stosunkowo nowy kierunek badań percepcji twarzy, który może dostarczyć ważnych nowych wglądów w neurobiologię ocen twarzy i percepcji osoby.

’s nacisk na rolę percepcji emocji w osądach społecznych i trochę et al.’s nacisk na indywidualne różnice w preferencjach twarzy, Calder et al. zbadaj indywidualne różnice w odpowiedziach na mimikę emocji. Najpierw przeglądają badania nad indywidualnymi różnicami w neuronowych i behawioralnych reakcjach na mimikę emocji, koncentrując się na odkryciach sugerujących, że osoby niespokojne i niespokojne różnią się w odpowiedziach na mimikę twarzy związaną z zagrożeniem, taką jak gniew i strach. Następnie omawiają badania łączące indywidualne różnice w popycie nagrody, czynnik, który może odgrywać centralną rolę w uzyskiwaniu lub utrzymywaniu ważnych zasobów, takich jak żywność, partnerzy reprodukcyjni, terytorium i status społeczny, z zmiennością odpowiedzi neuronowych na gniewną mimikę twarzy. Na koniec omawiają znaczenie zbadania bardziej złożonych aspektów wzorców aktywacji w odpowiedzi na mimikę twarzy, takich jak korelacje między reakcjami w różnych regionach mózgu, w celu lepszego zrozumienia interakcji między osobowością a neuronowymi reakcjami na mimikę twarzy. Calder et al. podkreśl, że choć nie bez krytyków, to podejście wydaje się mieć wiele do zaoferowania do badań nad złożonymi aspektami percepcji twarzy, pod warunkiem, że jest prawidłowo stosowane.

w przeciwieństwie do tego , jak ludzie postrzegają i reagują na twarze nieznanych osób, Jenkins& Burton skupia swoją uwagę na tym, jak ludzie identyfikują konkretne osoby na podstawie sygnałów twarzy (np. rozpoznawania twarzy). Omawiają różne teorie psychologiczne i modele, które mogą wyjaśniać, w jaki sposób jesteśmy w stanie rozpoznać tak wiele różnych osób w tak różnych niekorzystnych warunkach, a jednocześnie znaleźć proces efektywnie bez wysiłku, a następnie opisują, jak nawet stosunkowo niewielkie zmiany w wyglądzie mogą powodować poważne problemy dla komputerowych systemów rozpoznawania twarzy. Ich eleganckim i angażującym rozwiązaniem tej trudności jest zastosowanie technik, które są używane jako narzędzia badawcze w innych obszarach badań twarzy, takich jak metody grafiki komputerowej do produkcji prototypów twarzy, aby komputerowe rozpoznawanie twarzy było bardziej „ludzkie”. Omawiają dowody z ostatnich badań, które podkreślają użyteczność tego podejścia, a ich artykuł jest godny uwagi jako doskonały przykład aspektu badań twarzy, który wykorzystuje naukę percepcji twarzy do rozwiązywania rzeczywistych problemów, takich jak potrzeba szybkich i skutecznych systemów identyfikacji twarzy.

neuropsychologiczne podejście do percepcji twarzy

Webster & W istocie to, jak postrzegamy twarze, może mieć duży wpływ na nasze ostatnie doświadczenia z innymi twarzami. Efekt ekspozycji jest prosty i potężny: jeśli zobaczysz zniekształconą twarz i zostaniesz poproszony o ocenę innej twarzy natychmiast po tym, druga twarz jest postrzegana jako zniekształcona w przeciwnym kierunku. Takie efekty uboczne obserwuje się dla innych bodźców wzrokowych, takich jak kolor, przy czym ekspozycja na czerwień, na przykład, powoduje krótkie postrzeganie przeciwnego koloru, zielonego. Badają złożone aspekty adaptacji twarzy na wyższym poziomie, czynniki takie jak adaptacja specyficzna dla płci lub rasy oraz sposób, w jaki mogą one informować o schematach kodowania neuronowego leżących u podstaw wizualnej reprezentacji twarzy. Porównując efekty adaptacyjne twarzy i koloru, sugerują, że nawet jeśli efekty wtórne twarzy mogą częściowo odzwierciedlać zmiany reakcji na wysokich i prawdopodobnie specyficznych dla twarzy poziomach przetwarzania wizualnego, istnieje wiele podobieństw z efektami wtórnymi koloru i że chociaż twarze mogą być „specjalne” pod względem dedykowanej architektury neuronowej i reprezentacji, podstawowe mechanizmy reprezentacji mogą być podobne do zasad stosowanych do przetwarzania innych rodzajów bodźców wzrokowych niższego poziomu.

w swojej recenzji Atkinson& Adolphs odnosi się do różnych podejść do badania przetwarzania twarzy w mózgu, podkreślając, że regiony mózgu zaangażowane w przetwarzanie twarzy są szeroko rozpowszechnione i rozróżniają percepcję wyższego poziomu (oceniając tożsamość, emocje na podstawie twarzy) i percepcję niższego poziomu (rozróżniając twarze od obiektów). To, że percepcja wyższego poziomu dotyczy potylicznego obszaru twarzy (OFA), a percepcja niższego poziomu często nie, sugeruje nieco hierarchiczny model percepcji twarzy, w którym OFA jest centralnym elementem percepcji wyższego poziomu. Atkinson& Adolphs kwestionuje ten pogląd, analizując zmiany, przezczaszkową stymulację magnetyczną i wyniki fMRI, które sugerują, że percepcja twarzy na wyższym poziomie odzwierciedla złożoną interakcję między różnymi regionami mózgu. Podkreślają, że ponieważ wymagania zadania oraz kontekst środowiskowy i społeczny wpływają na postrzeganie twarzy; percepcja twarzy nie może wynikać z prostego wyodrębniania sygnałów przez różne regiony. Zamiast tego proponują bardziej interaktywny model, w którym zdolności percepcji twarzy wyższego poziomu zależą od interakcji między kilkoma różnymi regionami neuronowymi i w którym specyficzne interakcje mogą się różnić w zależności od zadania lub kontekstu.

łącząc podejście neuronaukowe i porównawcze, Barraclough& Perrett przedstawia przegląd komórkowego kodowania twarzy u naczelnych innych niż ludzie. Duża ilość badań nad neurofizjologią małp opiera się na modelach percepcji twarzy, wyjaśnieniach percepcyjnych efektów ubocznych oglądania poszczególnych typów twarzy i interpretacjach ludzkiego neuroobrazowania. Koncentrują się na komórkach, które preferencyjnie reagują na twarze, zwłaszcza w dziedzinie społecznej, takiej jak postrzeganie tożsamości i porównując wyniki z ograniczonej ilości rejestracji komórek u ludzi, są w stanie stwierdzić, że istnieją zarówno podobieństwa z równoważnymi komórkami zarejestrowanymi u innych niż ludzkie naczelnych, jak i że istnieją potencjalne różnice. Zauważają, że jednym z tematów przyszłych badań jest czas adaptacji i czas trwania efektów ubocznych, co sugeruje, że w grę wchodzi wiele mechanizmów komórkowych. Podkreślają również, że komórki reagujące na twarze są wrażliwe na wiele modalności, pozostawiając potencjał interakcji. Na przykład interakcja między twarzami i percepcją ciała lub twarzami i percepcją głosu prawdopodobnie okaże się ważną drogą do przyszłych badań nad percepcją twarzy.

rozwojowe i porównawcze podejścia do percepcji twarzy

w swoim artykule na temat przetwarzania twarzy u niemowląt, Heron-Delaney et al. podkreśl znaczenie bycia w stanie odróżnić członków własnego od innych gatunków. Po pierwsze, przeglądają poprzednie badania wykazujące, że umiejętność odróżniania twarzy ludzkich od nie-ludzkich pojawia się we wczesnym dzieciństwie. Następnie opisują nowe badania empiryczne za pomocą preferencyjnych czasów patrzenia, które pokazują, że noworodki, 3-miesięczne Niemowlęta i 6-miesięczne niemowlęta potrafią odróżnić ludzkie i nieludzkie (małpy i goryle) twarze. Chociaż 3-miesięczne i 6-miesięczne ludzkie niemowlęta były w stanie odróżnić ludzkie i nie-ludzkie ciała, noworodki nie były. Wyniki te przedstawiają nowe, zbieżne dowody na to, że dyskryminacja gatunków ze wskazań na twarzy pojawia się bardzo wcześnie w niemowlęctwie i, co ważniejsze, sugeruje, że dyskryminacja gatunków ze wskazań na ciele pojawia się znacznie wolniej. Omawiają implikacje tych ustaleń dla modeli przetwarzania twarzy, w których uważa się, że szablony ewolucyjnie istotnych bodźców wspierających podstawowe aspekty percepcji społecznej rozwijają się w okresie niemowlęcym i w których różne poziomy doświadczenia z twarzami i ciałami pokrewnych napędzają różne trajektorie rozwojowe dla przetwarzania twarzy i ciała. Zasadniczo ich artykuł podkreśla, że podstawowe aspekty przetwarzania twarzy są widoczne u dzieci w bardzo młodym wieku.

Heron-Delaney et al. porównując i porównując zdolności przetwarzania twarzy i ciała u osób w różnym wieku (np. noworodków i starszych niemowląt), Parr porównuje zdolności przetwarzania twarzy u różnych gatunków naczelnych, omawiając badania wykazujące, że podobnie jak niemowlęta ludzkie, małe makaki i gibony wolą patrzeć na twarze w stosunku do obiektów innych niż twarze i że doświadczenie jest ważne dla rozróżniania twarzy z różnych kategorii (np. twarzy różnych gatunków) u wielu gatunków naczelnych. Podczas gdy te odkrycia podkreślają uderzające podobieństwa w zdolnościach przetwarzania twarzy u różnych gatunków, omawia również inne badania, które podkreślają możliwe różnice w sposobie przetwarzania różnych gatunków naczelnych. Na przykład, efekty inwersji w przetwarzaniu twarzy, polegające na tym, że odwrócenie obrazu twarzy dramatycznie upośledza wiele podstawowych aspektów przetwarzania twarzy (np.; ryc. 2), były szeroko zgłaszane u ludzi i szympansów, ale wydają się być znacznie mniej wytrzymałe u małp. Parr następnie omawia dowody na inne różnice i podobieństwa w zdolności naczelnych do indywidualizacji twarzy z tej samej kategorii, w tym nowe badania sugerujące, że płeć twarzy używana jako bodźce, czynnik, który często nie jest nawet zgłaszany w pracy rozpoznawania twarzy z innymi niż ludzkie naczelne, może mieć kluczowe znaczenie dla indywiduacji u małp. Wreszcie, omawia interesującą możliwość, że te czasami uderzające, a czasem subtelne różnice w zdolnościach przetwarzania twarzy u naczelnych gatunków mogą być systematycznie powiązane ze zmiennością ich struktur społecznych.

Integracja

Ogólnie rzecz biorąc, ten zbiór artykułów umieszcza przetwarzanie twarzy w ewolucyjnych, funkcjonalistycznych i rozwojowych ramach, podkreślając zarówno ważne społeczne wskazówki zawarte w twarzach, jak i architekturę neuronową wspierającą postrzeganie tych wskazówek. Połączenie tych tematów jest teraz ważne, ponieważ potencjał integracji między tymi trzema tematami jest wielki, ale do tej pory konkretne przykłady rzeczywistej integracji są znacznie mniej powszechne, niż można się spodziewać i/lub spodziewać. Podczas gdy badania nad percepcją twarzy są prowadzone przez naukowców pracujących w różnych dyscyplinach, badacze w różnych dyscyplinach często mogą być w dużej mierze nieświadomi prac potencjalnie mających duże znaczenie dla ich własnych, które są prowadzone przez naukowców w innych dziedzinach, przy użyciu innych metod lub pracy w różnych ramach. Ten temat pokazuje różnorodność, a ostatecznie jedność, badań percepcji twarzy,które mamy szczerą nadzieję, że doprowadzą do nowych postępów w tej dziedzinie i dadzą badaczom smak zakresu badań twarzy prowadzonych przez innych.

zbiór prezentowanych prac skupia badania z różnych dziedzin, w szczególności biologii, psychologii, prymatologii i neuronauki. Kolekcja prezentuje również szerszą gamę technik i podejść niż są powszechnie stosowane w jednej dziedzinie. Autorzy wykorzystują różne paradygmaty, w tym podejścia eksperymentalne, dane kliniczne, dane dotyczące zwierząt innych niż ludzie, analizę komputerową, elektrofizjologię i metody obrazowania mózgu. Różne aspekty percepcji twarzy omówione w tych artykułach nie są często omawiane, nawet w tych samych rodzajach czasopism. Na przykład, percepcja społeczna, neuronauka, badania porównawcze i rozwojowe każdy wydają się być publikowane w swoich własnych, stosunkowo wyspecjalizowanych czasopismach. Mamy nadzieję, że połączenie tych tematów posłuży w ten sposób narażeniu jednostek na różnorodne pomysły, problemy i techniki, których w przeciwnym razie nie mogliby rozważyć. Sugerujemy, że to synergia różnych podejść będzie najbardziej przydatna w rozwijaniu pola percepcji twarzy i że użyteczność czytania tego zbioru artykułów jest znacznie większa niż użyteczność czytania każdego z osobna.

Przypisy

†wszyscy autorzy w równym stopniu przyczynili się do wprowadzenia.