熟悉與陌生面孔加工激活的腦區及腦電反應

封丹 浙江理工大學

一、引言

面孔或許是我們生活環境中最重要的一種視覺刺激。對于不同的觀察者而言，面孔所帶的身份信息是不同的，因此有了熟悉面孔與陌生面孔之分。那么這兩種面孔識別是否存在大腦上激活不同的區域，以及二者之間的腦電上又有什么樣的差異呢？

二、激活腦區的差異

熟悉與陌生面孔識別間的差異得到了神經領域的支持。面孔識別激活的腦區有: 前額葉、顳葉內側、海馬回、中枕回、枕下回、中部梭狀回等。與識別陌生面孔相比，識別熟悉面孔激活更大范圍的腦區，包括雙側前額葉、顳內側和海馬回。然而，熟悉面孔識別所激活的額顳葉區域并不是只與面孔加工有關。有研究發現，這些區域同樣會被語義表征，情景記憶和情緒信息所激活（Natu, V.等，2011）。因此，很難從腦成像研究中將額外的語義、情境信息分離出來，單獨考慮熟悉面孔所激活的腦區域。Rossion等人（2001）為了解決上述問題，比較了陌生面孔和僅在視覺上熟悉的面孔，被試對這些面孔進行學習直至視覺上很熟悉，但是不知道他們的名字，以消除語義信息。有研究發現發現功能定義的面孔區域，即梭狀回面孔區域（FFA）和枕葉面部區域（OFA），都涉及了熟悉與陌生面孔識別差異。其他研究也采用了不同的任務，發現熟悉與陌生面孔激活的腦區域不同。研究者提出采用身份匹配任務發現，比起陌生面孔，被試的rFFA區域對熟悉面孔的反應更大，并且對熟悉面孔的匹配更準確。Ramon等人（2014）通過緩慢增加視覺信息（即高空間頻率）來隔離對陌生和熟悉面孔間有區別的神經反應，逐漸讓被試意識到不熟悉的或對個體而言熟悉的面孔。研究發現熟悉面孔識別最先激活擴展面孔加工系統（the extended face-processing system）中的前側和中部顳葉區域，這些區域（包括杏仁核）在對熟人面孔進行分類時發生反應。相反，無論是否熟悉，大量的視覺信息會激活后側面孔選擇區域的激活。這些研究都提示，比起陌生面孔識別，熟悉面孔識別會激活更多大腦區域。

近十年來，fMRI研究也開始出現了fMR-適應中存在熟悉性效應的證據. 有研究者在一系列實驗中使用了這種范式，這種范式比起標準的fMRI程序，能夠允許測量更大的區域特異性，并且能夠測量大腦面孔選擇區域的神經反應。對一組神經元重復呈現單一刺激，會導致這個區域對該刺激變得適應，fMRI信號就會減少。通過改變刺激屬性，就能測量信號反映，確定這個神經元群體對該屬性是否敏感。一些研究者在研究中發現FFA會對重復出現的面孔表現出適應性（雖然不在顳上溝）。此外，這種適應性會強烈地受熟悉性的調節。一張面孔重復時觀察視角發生變化就足以解除對陌生面孔的適應。然而，對于熟悉面孔，即使視角發生改變，我們仍然能觀察到適應效應。另外一些研究沒有發現熟悉與陌生面孔的適應差異。

三、腦電反應差異

大腦事件相關電位為熟悉與陌生面孔加工涉及不同機制提供其他神經生理學證據。關于電生理成分N170的大量研究顯示出它對面孔的敏感性（例如：Bentin等，1996）。這個早期成分不容易受熟悉性調節，有研究者發現熟悉面孔刺激和陌生面孔刺激引發的N170電位沒有差異。然而，近來有研究表明N170成分受到熟悉性調節，在識別熟悉面孔時，N170振幅更大。在電生理學工作中，有關熟悉性的較可靠的標記物是N250r成分，即在啟動/適應范式中，重復出現的面孔比不重復的面孔引發更大的N250振幅，這種效應被認為是由于激活了工作記憶中所存儲的面孔表征，而N170被認為與面孔早期結構分析有關。N250r表現出一定程度的圖像特異性，相比同一張圖片的重復出現，同一個人臉的不同圖像重復的激活減少，表明兩張面孔間的視覺編碼有重復的成分。Bindemann 等研究發現，熟悉面孔所引發的N250r重復效應不受面孔圖片垂直或者水平扭曲的影響。這一發現表明N250r并不僅僅反映兩張面孔圖像之間的表面視覺重疊，反映了較高水平的視覺識別，并支持N250r與面孔識別有關。

四、總結

熟悉面孔激活的腦區比陌生面孔激活腦區更多，熟悉面孔和陌生面孔在認知加工方面既有相同點又存在差異，在面孔呈現早期，陌生面孔和熟悉面孔都引起N170 的反應，并沒有出現分離;