基于功能神經(jīng)成像面孔感知神經(jīng)特異性及面孔top-down加工神經(jīng)機制研究.pdf

1、面孔是人類社會生活中非常重要的一類視覺刺激物，人與人之間的交流方式在很大程度上依賴于面孔信息的加工，并且人們擁有高超的面孔加工技能。面孔加工如何在大腦中實現(xiàn)一直是多個學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點，隨著研究的深入，在這個問題上取得了不少成果，但是其神經(jīng)機制仍然很不清楚。本文的目的是利用fMRI成像技術(shù)來研究面孔認(rèn)知加工中的若干問題，希望能夠推動面孔加工研究的進展。
　　 近年來，采用多種成像技術(shù)對面孔加工腦激活模態(tài)的研究都有一致的發(fā)現(xiàn)：相對

2、于其他視覺刺激物，面孔總能引起梭狀回中部區(qū)域很強的激活，并定義該區(qū)域為梭狀回面孔區(qū)(FFA)。目前對該區(qū)域功能的解釋存在兩種對立理論：一種理論認(rèn)為該區(qū)域就為面孔特有的加工區(qū)域；而另外一種解釋理論認(rèn)為該區(qū)域的激活是由于人們是面孔加工的專家而導(dǎo)致的。在本文第一個研究中，我們分析了提出這些理論的研究中所使用的視覺刺激控制物，發(fā)現(xiàn)它們同面孔不匹配。為此，我們通過改進對比控制物來研究面孔加工神經(jīng)區(qū)域特異性的問題。對中國人而言，漢字字符在特征屬性多

3、個維度上同面孔相似，它是面孔最理想的對比條件。因此，漢字在本文研究中被選擇為面孔的對比控制物。研究結(jié)果表明，面孔和漢字引起雙側(cè)梭狀回的激活模式有非常強的相似性和相關(guān)性，這個結(jié)果應(yīng)該由面孔和漢字在特征屬性多維度相似而導(dǎo)致的。但是，面孔對比漢字引發(fā)右側(cè)梭狀回很強的激活，而漢字對比面孔在雙側(cè)梭狀回都沒有引起激活。這個結(jié)果有力的支持了FFA區(qū)域存在對面孔加工特異性神經(jīng)細(xì)胞的假設(shè)。
　　 面孔加工有兩種實現(xiàn)方式：bottom-up和top

4、-down方式。由于bottom-up方式下面孔加工實驗易于實現(xiàn)和控制，故已有的面孔加工研究主要集中在該方式下。對于面孔top-down加工的研究，由于面孔top-down加工信號流的提取易受到bottom-up方式下的面孔加工信號的干擾，因而設(shè)計合理有效的實驗范式來提取面孔top-down加工信號流成為首要一步。在本文第二個研究中，一個新穎的實驗范式被設(shè)計出來研究面孔top-down加工神經(jīng)機制：經(jīng)過訓(xùn)練的被試從純噪聲圖片中感知虛幻面

5、孔。由于所感知的噪聲圖片物理屬性一致，被試從中感知到的虛幻面孔完全由top-down方式產(chǎn)生，因而能提純到面孔top-down加工腦激活模式。
　　 在此實驗范式應(yīng)用的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)Pearson時間序列相關(guān)分析，以及對其進行改進的心理生理交互作用(PPI)分析被用來獲取top-down方式下的面孔加工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該面孔加工網(wǎng)絡(luò)除了包括傳統(tǒng)方式下得到的分布式面孔加工網(wǎng)絡(luò)的核心系統(tǒng)區(qū)域外，同時也包括了用于處理視覺刺激低頻信息的腦區(qū)，決

6、策的腦區(qū)，以及用于工作記憶和注意力調(diào)節(jié)的腦區(qū)。緊接著，采用動態(tài)因果模型(DCM)分析方法來推斷該網(wǎng)絡(luò)中梭狀回面孔區(qū)(FFA)、枕部面孔區(qū)(OFA)、眶額葉皮層(OFC)和頂下小葉(IPL)之間的有效連通模型，已有的研究認(rèn)為這四個腦區(qū)在面孔加工或者top-down處理中起著重要作用。最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)模型表明，OFC和IPL在top-down虛幻面孔加工中有著重要作用，它們能夠規(guī)整OFA的激活模式：OFC能夠為OFA提供可能面孔的低頻特征信息；IP

7、L能夠施加top-down注意力到OFA，以協(xié)助OFA根據(jù)OFC提供的信息從純噪聲圖片提取類似面孔的特征信息；然后，OFA在對這些特征信息進行初步加工后，提供給FFA做進一步的面孔整體相關(guān)信息的加工。
　　 面孔加工神經(jīng)機制一直是多個學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點，也在各個研究領(lǐng)域中取得許多顯著成果。然而，面孔加工神經(jīng)機制是什么這個問題的研究亟待深入。借助多學(xué)科交叉優(yōu)勢，能夠推動面孔感知神經(jīng)機制研究的進展，能夠為人類面孔加工缺陷的疾病提供治