理解一张脸需要多长时间呢？ 华沙，Qu'est-ce que c'est ? 既然这一个问题涉及到大脑处理信息的时间长度，我得要先提一下研究基础：脑成像技术。所以我得现提到脑成像的时空分辨率问题。正如 Mehta & Parasuraman (2013)提到的那样（见下图），这一类问题可能得要借用到 EEG（高时间精度但低空间精度）和 fMRI（高空间精度但低时间精度）协同工作。 之前有没有科学家针对大脑处理面孔类刺激时间做研究呢？结果是肯定的，很多其余实验室也通过别的方法间接测量这一问题。比如说 Wills 和 Todorov （2005）发现，被试在观看图片 100ms 之后可以较为准确地判断图片中的人的一系列社会特征。Hsiao 和 Cottrell（2008）也发现，在两次注视之后，被试们就可以大致进行面孔识别。但是这些实验只是控制了刺激的曝光时间，但是没有去进一步探究大脑化了多长时间分析这些数据。 相对于上述研究，也有些科学家巧妙地设计了实验，细致地探索了大脑的分析。比如 Crouzet Kirchner & Thorpe （2010）年就通过测量被试的扫视来直接探究人对面孔刺激的判断时间。首先，Crouzet 和同事使用了眼睛扫视时间作为行为实验的变量，因为这一个动作显而易见的比按键快（简单说，控制眼球就有三组脑神经啊）。其次，他们给被试呈现两张图片，一张是面孔类，一张是其他类图片。结果他们发现，无论摆放位置（左右还是上下）还是说本身题目（被试是要去看面孔还是去看另一张图片）被试们都能优先地、高速地、下意识地把眼神移动到面孔类图片上。被试最快能在图片出现后 100 毫米进行有效扫视，平均而言也有 140 毫秒左右。按照这个实验设计分析，人脑判断一张图片是否为面孔要快于 140 毫秒。 相对于 140 毫秒这个时间点，更多的科学家比较信赖另一个时间窗口，既是 170 毫秒。通过 EEG（或者 ERP）实验，科学家们发现 N170 波（见下图；一个在刺激出现后 170 毫秒，或者说 130-190 毫秒窗口，的负性脑波）是一个人脸识别特异性波（Rossion，2014）。也就是说，当人在处理人脸识别工作时候，会有比较明显的 N170 波。 通过不懈努力，前人们对 N170 波理解更加深入。Rossion 就总结道，当人把一个刺激理解为面孔时候，这一个 N170 波就会显著出现。甚至表情符号”：-）“都可以激起显著的 N170 波形。这样的 N170 波往往是在颞叶发现，囿于脑电的空间精确度限制，也就只能说在颞叶和枕叶连接处。 细心的读者在这里可能要提出一个问题：既然大脑针对面孔信息处理的特征波形是在 170 毫秒，那么那些 140 毫秒就能把眼神转移到面孔上的被试怎么做到的？为什么这些结果看似矛盾呢？那我在最后就就这个问题进行解释。Haxby，Hoffman & Gobbini（2000）就发现了一个有趣的现象：人脑在处理面孔类视觉刺激的时候是利用了多个脑区混合加工面孔数据（不是简单的并行或者串行）。Palermo 和 Rhodes（2008；见下图）更加清晰的总结了处理面孔信息的通路。 在这张看似复杂的图上，最重要的其实是两个通路：（1）视网膜（Retina）- 对外侧膝状体（LGN）- 枕叶面孔区（在这张图里是 Inferior Occipital Gyri）- 梭状回区（Fusiform Gyrus）甚至颞上沟（STS)等为主要通道的较精细但较慢加工（包括了腹流和背流）；（2）视网膜（Retina）- 上丘（superior colliculus）- 杏仁核（Amygdala）的较为粗糙但较快的加工。 我们总结下两组实验的结果不同。Crouzet 和同事的实验发现了 140 毫秒内的面孔判断较为粗糙，同时不受意志加工，可以说应该是通过杏仁核分析的较为粗糙但是高速的大致面孔判断；这一类加工只能够比较粗糙的分析这种图是否是面孔，以及是否有危险等和生死存亡有关系的分析。而 N170 波有关的研究大多发现，波形产生在颞叶和枕叶交界处，这一点和 OFA、FFA、甚至 STS 的空间位置较吻合，加上这一类实验基本都需要被试对面孔进行精确分析（比如情绪），可以说 N170 波反应了更加精确的面孔分析。 综上而言，我们可以总结道。对面孔的分析大致在 200 毫秒内完成，其中 140 毫秒之前就可以大致区别，170 毫秒开始有着精确的分析，而 200 毫秒左右这一个分析就己经完成。 Reference Crouzet, S. M., Kirchner, H., & Thorpe, S. J. (2010). Fast saccades toward faces: face detection in just 100 ms. Journal of vision, 10(4), 16. Haxby, J. V., Hoffman, E. A., & Gobbini, M. I. (2000). The distributed human neural system for face perception. Trends in cognitive sciences, 4(6), 223-233. Hsiao, J. H. W., & Cottrell, G. (2008). Two fixations suffice in face recognition. Psychological Science, 19(10), 998-1006. Mehta, R. K., & Parasuraman, R. (2013). Neuroergonomics: a review of applications to physical and cognitive work. Frontiers in human neuroscience, 7. Palermo, R., & Rhodes, G. (2007). Are you always on my mind? A review of how face perception and attention interact. Neuropsychologia, 45(1), 75-92. Rossion, B. (2014). Understanding face perception by means of human electrophysiology. Trends in cognitive sciences, 18(6), 310-318. Willis, J., & Todorov, A. (2006). First impressions making up your mind after a 100-ms exposure to a face. Psychological science, 17(7), 592-598. ——————————————— 发自知乎专栏「看脸的世界」
