Fusiformní oblast obličeje - Fusiform face area

Fusiformní oblast obličeje
Constudproc - inferior view.png
Lidský mozek, pohled zdola. Fusiformní oblast obličeje zobrazena jasně modře.
Fusiform face area face recognition.jpg
Vylepšeno počítačem fMRI skenování osoby, která byla požádána, aby se podívala na tváře. Obrázek ukazuje zvýšený průtok krve v mozkové kůře, který rozpoznává tváře (FFA).
Anatomická terminologie

The fusiformní oblast obličeje (FFA); (význam: vřetenová / vřetenovitá oblast obličeje) je součástí člověka vizuální systém který se specializuje na Rozpoznávání obličeje.[1] Nachází se v dolní temporální kůra (IT), v fusiform gyrus (Brodmann oblast 37 ).

Struktura

FFA se nachází v ventrální proud na ventrální ploše temporální lalok na boční straně fusiform gyrus. Je boční k oblast parahippocampálního místa. Zobrazuje některé lateralizace, obvykle jsou větší vpravo polokoule.

FFA byla objevena a je nadále zkoumána u lidí pozitronová emisní tomografie (PET) a funkční magnetická rezonance (fMRI) studie. Účastník si obvykle prohlíží obrázky tváří, objektů, míst, těl, míchaných obličejů, míchaných předmětů, míchaných míst a míchaných těl. Tomu se říká a funkční lokalizátor. Porovnáním neurální odezvy mezi tvářemi a zakódovanými tvářemi se odhalí oblasti, které reagují na obličej, zatímco porovnáním kortikální aktivace mezi tvářemi a objekty se odhalí oblasti, které jsou selektivní pro obličej.

Funkce

Lidská FFA byla poprvé popsána Justine Sergentová v roce 1992[2] a později pojmenován Nancy Kanwisher v roce 1997[1] který navrhl, aby existence FFA byla důkazem specifičnost domény ve vizuálním systému. Studie nedávno ukázaly, že FFA se skládá z funkčních klastrů, které jsou v jemnějším prostorovém měřítku, než měřily předchozí výzkumy.[3] Elektrická stimulace těchto funkčních klastrů selektivně narušuje vnímání obličeje, což je kauzální podpora role těchto funkčních klastrů při vnímání obrazu obličeje.[4] I když se obecně souhlasí s tím, že FFA reaguje více na tváře než na většinu ostatních kategorií, vedou se debaty o tom, zda je FFA výhradně věnována zpracování tváří, jak navrhuje Nancy Kanwisher a další, nebo zda se podílí na zpracování dalších objektů . Hypotéza odbornosti, jak ji prosazoval Isabel Gauthier a další, nabízí vysvětlení toho, jak se u většiny lidí stává FFA selektivní pro tváře. Hypotéza odborných znalostí naznačuje, že FFA je kritickou součástí sítě, která je důležitá pro individualizaci objektů, které jsou vizuálně podobné, protože sdílejí společnou konfiguraci částí. Gauthier et al., Ve sporné spolupráci s Kanwisherem,[5] otestovali experty na automobily i ptáky a zjistili určitou aktivaci ve FFA, když autoři identifikovali automobily a když experti na ptáky identifikovali ptáky.[6] Toto zjištění bylo replikováno,[7][8] a odborné znalosti ve FFA byly nalezeny pro jiné kategorie, jako jsou šachové ukázky[9] a rentgenové záření.[10] Nedávno bylo zjištěno, že tloušťka mozkové kůry ve FFA předpovídá schopnost rozpoznávat tváře i vozidla.[11]

2009 magnetoencefalografie Studie zjistila, že objekty náhodně vnímány jako tváře, příklad pareidolia, evokují časnou (165 milisekundovou) aktivaci ve FFA v době a místě podobném tomu, které evokují tváře, zatímco jiné běžné objekty takové nevyvolávají aktivace. Tato aktivace je podobná komponentě ERP specifické pro obličej N170. Autoři naznačují, že vnímání obličeje vyvolané objekty podobnými obličeji je relativně raný proces, nikoli pozdní fenomén kognitivní reinterpretace.[12]

Jeden případová studie z agnosie poskytl důkazy o tom, že tváře jsou zpracovávány zvláštním způsobem. Pacient známý jako C. K., který utrpěl poškození mozku v důsledku autonehody později vyvinutý předmět agnosie. Zažil velké potíže s rozpoznáváním objektů na základní úrovni, které zasahovalo i do částí těla, ale při rozpoznávání tváří si vedl velmi dobře.[13] Pozdější studie ukázala, že C. K. nebyl schopen rozeznat obrácené nebo jinak zkreslené tváře, a to ani v případech, kdy je bylo možné běžnými subjekty snadno identifikovat.[14] To se bere jako důkaz, že oblast fusiformního obličeje se specializuje na zpracování tváří v normální orientaci.

Studie využívají funkční magnetická rezonance a elektrokortikografie prokázali tuto aktivitu v kódech FFA pro jednotlivé tváře[15][16][17][18] a FFA je naladěn na chování a obličeje relevantní rysy.[15] An elektrokortikografie Studie zjistila, že FFA je zapojena do několika fází zpracování tváře, a to nepřetržitě od okamžiku, kdy lidé uvidí tvář, až na ni zareagují, což ukazuje dynamickou a důležitou roli, kterou FFA hraje jako součást sítě vnímání obličeje.[15]

Další studie zjistila, že ve FFA je silnější aktivita, když člověk vidí známou tvář na rozdíl od té neznámé. Účastníkům byly zobrazeny různé obrázky tváří, které měly buď stejnou identitu, známé, nebo tváře se samostatnou identitou nebo neznámé. Zjistilo se, že účastníci byli přesnější při porovnávání známých tváří než těch neznámých. Pomocí fMRI také zjistili, že účastníci, kteří byli přesnější při identifikaci známých tváří, měli větší aktivitu v oblasti pravé fusiformní tváře a účastníci, kteří byli špatní při párování, měli menší aktivitu v pravé oblasti fusiform.[19]

Dějiny

Funkce a kontroverze

Fusiformní oblast obličeje (FFA) je část mozku umístěná v fusiform gyrus s diskutovaným účelem. Někteří vědci se domnívají, že FFA je evoluční vnímání obličeje. Jiní věří, že FFA rozlišuje mezi známými podněty.

Psychologové diskutují o tom, zda je FFA aktivována tvářemi pro evoluční nebo odbornost důvod. Konfliktní hypotézy vycházejí z nejednoznačnosti aktivace FFA, protože FFA je aktivována jak známými objekty, tak tvářemi. Studie týkající se nových objektů zvaných veselí určoval tento jev.[20] Při prvním vystavení skupinám byl FFA osoby aktivován silněji tvářemi než skupinami. Poté, co se seznámili s jednotlivými skupinami, nebo se stali odborníky na gree, aktivovala se FFA člověka stejně podle tváří a skupin. Stejně tak děti s autismus Bylo prokázáno, že rozvíjejí rozpoznávání objektů podobně narušeným tempem jako rozpoznávání tváří.[21] Studie pozdních pacientů s autismem zjistili, že autisté mají ve FFA nižší hustotu neuronů[22] To však vyvolává zajímavou otázku: Je špatné vnímání tváře způsobené sníženým počtem buněk nebo je snížený počet buněk, protože autisté tváře vnímají jen zřídka?[23] Jednoduše řečeno: Jsou tváře jednoduše objekty, s nimiž má každý člověk odborné znalosti?

Čínské znaky podobné těm, které jsou použity ve Fu a kol., Které vyvolávají odpověď ve FFA

Existují důkazy podporující evoluční vnímání tváře FFA. Případové studie do dalších specializovaných oblastí mozku mohou naznačovat, že FFA je skutečně navržena tak, aby rozpoznávala tváře. Jiné studie uznaly oblasti mozku nezbytné pro rozpoznávání prostředí a těl.[24][25] Bez těchto vyhrazených oblastí nejsou lidé schopni poznávat místa a těla. Podobný výzkum týkající se prosopagnosie určila, že FFA je nezbytná pro rozpoznávání jedinečných tváří.[26][27] Tito pacienti jsou však schopni rozeznat stejné lidi normálně jinými prostředky, například hlasem. Byly také provedeny studie zahrnující jazykové znaky, aby se zjistila role FFA při rozpoznávání tváří. Tyto studie zjistily, že objekty, jako např čínština znaky, vyvolávají vysokou odezvu v různých oblastech FFA než ty oblasti, které vyvolávají vysokou odezvu od tváří.[28] Tato data naznačují, že určité oblasti FFA mají evoluční účely vnímání tváře.

Důkazy od kojenců

FFA je u dětí nedostatečně rozvinutý a plně se rozvíjí až v dospívání. To zpochybňuje evoluční účel FFA, protože děti ukazují schopnost rozlišovat tváře. U dvouletých dětí bylo prokázáno, že dávají přednost tváři své matky.[29] Ačkoli je FFA u dvouletých dětí málo rozvinutá, mají schopnost poznávat svou matku. Děti již ve třech měsících prokázaly schopnost rozlišovat mezi tvářemi.[30] Během této doby vykazují děti schopnost rozlišovat mezi pohlavími, což jasně ukazuje na ženské tváře.[31] Předpokládá se, že z hlediska evoluce se děti zaměřují na stravu pro ženy, ačkoli preference by mohla jednoduše odrážet zkreslení pro pečovatele, které zažívají. Zdá se, že kojenci nepoužívají tuto oblast k vnímání tváří. Nedávná práce fMRI nenalezla v mozku kojenců ve věku 4 až 6 měsíců žádnou oblast selektivní pro obličej.[32] Avšak vzhledem k tomu, že mozek dospělého člověka byl studován mnohem obsáhleji než mozek kojence a že kojenci stále procházejí významnými procesy neurodevelopmentu, může se jednoduše stát, že FFA se nenachází v anatomicky známé oblasti. Může se také stát, že aktivace mnoha různých vjemů a kognitivních úkolů u kojenců je z hlediska nervových obvodů rozptýlená, protože kojenci stále procházejí obdobím neurogeneze a nervové prořezávání; to může ztěžovat rozlišení signálu nebo toho, co bychom si představovali jako vizuální a složité známé objekty (jako tváře), od šumu, včetně statických rychlostí střel neuronů, a aktivity, která je věnována úplně jinému úkolu než činnost zpracování obličeje. Kojenecké vidění zahrnuje pouze rozpoznávání světla a tmy, rozpoznávání pouze hlavních rysů obličeje a aktivaci amygdala. Tato zjištění zpochybňují evoluční účel FFA.

Důkazy z emocí

Studie o tom, co jiného může spustit FFA, potvrzují argumenty o jejím evolučním účelu. Je jich nespočet výrazy obličeje lidé používají, které narušují strukturu obličeje. Tato narušení a emoce jsou nejprve zpracovány v amygdale a později přeneseny do FFA k rozpoznání obličeje. Tato data pak FFA použije k určení více statických informací o obličeji.[33] Skutečnost, že FFA je dosud ve zpracování emocí, naznačuje, že má málo společného s vnímáním emocí a místo toho se zabývá vnímáním tváře.

Nedávné důkazy však ukazují, že FFA má další funkce týkající se emocí. FFA je odlišně aktivován tvářemi vykazujícími různé emoce. Studie zjistila, že FFA je aktivován silněji bojácnými tvářemi než neutrálními.[34] To znamená, že FFA má funkce při zpracování emocí navzdory následnému zpracování a zpochybňuje svůj evoluční účel k identifikaci tváří.

Další obrázky

  • Fusiformní oblast obličeje je zobrazena červeně.

Viz také

Reference

  1. ^ A b Kanwisher N McDermott J, Chun MM (1. června 1997). „Fusiformní oblast obličeje: modul v lidské extrastriate kůře specializovaný na vnímání obličeje“. J. Neurosci. 17 (11): 4302–11. doi:10.1523 / JNEUROSCI.17-11-04302.1997. PMC  6573547. PMID  9151747.
  2. ^ Sergent J, Ohta S, MacDonald B (únor 1992). "Funkční neuroanatomie zpracování obličeje a objektu. Studie pozitronové emisní tomografie". Mozek. 115 (1): 15–36. doi:10.1093 / mozek / 115.1.15. PMID  1559150.
  3. ^ Weiner, Kevin S .; Grill-Spector, Kalanit (Říjen 2010). „Zřídka rozdělená organizace aktivací obličeje a končetin v lidské ventrální temporální kůře“. NeuroImage. 52 (4): 1559–73. doi:10.1016 / j.neuroimage.2010.04.262. PMC  3122128. PMID  20457261.
  4. ^ Parvizi J, Jacques C, Foster BL, Witthoft N, Rangarajan V, Weiner KS, Grill-Spector K (říjen 2012). „Elektrická stimulace lidských fusiformních regionů selektivních pro obličej zkresluje vnímání obličeje“. J. Neurosci. 32 (43): 14915–20. doi:10.1523 / jneurosci.2609-12.2012. PMC  3517886. PMID  23100414.
  5. ^ Gauthier, Isabel (2017-02-22). „Pátrání po FFA vedlo k účtu odbornosti její specializace“. arXiv:1702.07038 [q-bio.NC ].
  6. ^ Gauthier I. Skudlarski P, Gore JC, Anderson AW (únor 2000). "Odbornost pro automobily a ptáky získává oblasti mozku zapojené do rozpoznávání tváří". Nat. Neurosci. 3 (2): 191–7. doi:10.1038/72140. PMID  10649576.
  7. ^ Xu, Y. (2005-08-01). „Přehodnocení role oblasti fusiformního obličeje ve vizuálních odborných znalostech“. Mozková kůra. 15 (8): 1234–1242. doi:10.1093 / cercor / bhi006. ISSN  1047-3211. PMID  15677350.
  8. ^ McGugin, Rankin Williams; Gatenby, J. Christopher; Gore, John C .; Gauthier, Isabel (2012-10-16). „Zobrazování odborných znalostí ve vysokém rozlišení odhaluje spolehlivou selektivitu objektů v oblasti vřetenovité tváře související s percepčním výkonem“. Sborník Národní akademie věd. 109 (42): 17063–17068. Bibcode:2012PNAS..10917063M. doi:10.1073 / pnas.1116333109. ISSN  0027-8424. PMC  3479484. PMID  23027970.
  9. ^ Bilalić, Merim; Langner, Robert; Ulrich, Rolf; Grodd, Wolfgang (2011-07-13). „Mnoho tváří v tvář: oblast vřetenovité tváře u šachových odborníků a nováčků“. Journal of Neuroscience. 31 (28): 10206–10214. doi:10.1523 / jneurosci.5727-10.2011. PMC  6623046. PMID  21752997.
  10. ^ Bilalić, Merim; Grottenthaler, Thomas; Nägele, Thomas; Lindig, Tobias (01.03.2016). „Tváře v radiologických obrazech: oblast vřetenovité tváře podporuje radiologickou odbornost“. Mozková kůra. 26 (3): 1004–1014. doi:10.1093 / cercor / bhu272. ISSN  1047-3211. PMID  25452573.
  11. ^ McGugin, Rankin W .; Van Gulick, Ana E .; Gauthier, Isabel (06.10.2015). „Kortikální tloušťka v oblasti vřetenovité tváře předpovídá výkonnost rozpoznávání tváří a objektů“. Journal of Cognitive Neuroscience. 28 (2): 282–294. doi:10.1162 / jocn_a_00891. ISSN  0898-929X. PMC  5034353. PMID  26439272.
  12. ^ Hadjikhani N, Kveraga K, Naik P, Ahlfors SP (únor 2009). „Včasná (N170) aktivace kůry specifické pro obličej obličejovými předměty“. NeuroReport. 20 (4): 403–7. doi:10.1097 / WNR.0b013e328325a8e1. PMC  2713437. PMID  19218867.
  13. ^ Behrmann M, Moscovitch M, Winocur G (říjen 1994). „Neporušené vizuální snímky a zhoršené vizuální vnímání u pacienta se vizuální agnosií“. J Exp Psychol Hum Percept Proveďte. 20 (5): 1068–87. doi:10.1037/0096-1523.20.5.1068. PMID  7964528.
  14. ^ Moscovitch M, Winocur G, Behrmann M (1997). „Co je zvláštního na rozpoznávání obličeje? Devatenáct experimentů na osobě s agnosií a dyslexií vizuálních objektů, ale s normálním rozpoznáváním obličeje“. J. Cogn Neurosci. 9 (5): 555–604. doi:10.1162 / jocn.1997.9.5.555. PMID  23965118.
  15. ^ A b C Ghuman, Avniel Singh; Brunet, Nicolas M .; Li, Yuanning; Konecky, Roma O .; Pyles, John A .; Walls, Shawn A .; Destefino, Vincent; Wang, Wei; Richardson, R. Mark (01.01.2014). „Dynamické kódování informací o obličeji v lidském gyrus fusiform“. Příroda komunikace. 5: 5672. Bibcode:2014NatCo ... 5,5672G. doi:10.1038 / ncomms6672. ISSN  2041-1723. PMC  4339092. PMID  25482825.
  16. ^ Anzellotti, Stefano; Fairhall, Scott L .; Caramazza, Alfonso (01.08.2014). "Dekódování reprezentací identity tváře, které jsou tolerantní k rotaci". Mozková kůra. 24 (8): 1988–1995. doi:10.1093 / cercor / bht046. ISSN  1460-2199. PMID  23463339.
  17. ^ Nestor, Adrian; Plaut, David C .; Behrmann, Marlene (2011-06-14). „Rozluštění distribuovaného neurálního kódu identity obličeje pomocí časoprostorové analýzy vzorů“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 108 (24): 9998–10003. Bibcode:2011PNAS..108,9998N. doi:10.1073 / pnas.1102433108. ISSN  1091-6490. PMC  3116398. PMID  21628569.
  18. ^ Khan, Sheraz; Gramfort, Alexandre; Shetty, Nandita R .; Kitzbichler, Manfred G .; Ganesan, Santosh; Moran, Joseph M .; Lee, Su Mei; Gabrieli, John D. E .; Tager-Flusberg, Helen B. (2013-02-19). „Lokální a dálková funkční konektivita je omezena ve shodě u poruch autistického spektra“. Sborník Národní akademie věd. 110 (8): 3107–3112. Bibcode:2013PNAS..110,3107K. doi:10.1073 / pnas.1214533110. ISSN  0027-8424. PMC  3581984. PMID  23319621.
  19. ^ Weibert, K; Andrews, TJ (srpen 2015). „Aktivita v oblasti pravé fusiformní tváře předpovídá výhodu chování při vnímání známých tváří“. Neuropsychologie. 75: 588–96. doi:10.1016 / j.neuropsychologia.2015.07.015. PMID  26187507.
  20. ^ Gauthier, I; Behrmann M Tarr MJ (1999). "Může být rozpoznávání tváře skutečně odděleno od rozpoznávání objektů?". Journal of Cognitive Neuroscience. 11 (4): 349–70. CiteSeerX  10.1.1.34.4412. doi:10.1162/089892999563472. PMID  10471845.
  21. ^ Scherf, S; Behrmann M; Minshew N; Luna B (duben 2008). „Atypický vývoj rozpoznávání tváře a veselosti u autismu“. Journal of Child Psychiatry. 49 (8): 838–47. doi:10.1111 / j.1469-7610.2008.01903.x. PMC  3071970. PMID  18422548.
  22. ^ van Kooten IA, Palmen SJ, von Cappeln P, Steinbusch HW, Korr H, Heinsen H, Hof PR, van Engeland H, Schmitz C (duben 2008). „Neurony ve fusiformním gyru jsou u autismu méně a menší“. Mozek. 131 (4): 987–99. doi:10.1093 / mozek / awn033. PMID  18332073.
  23. ^ Gazzaniga, Michael; Ivry, Richard B .; Mangun, George R. (2014). Kognitivní neurovědy: Biologie mysli (4. vydání). New York City: W.W. Norton Company Inc. str.247. ISBN  978-0-393-91348-4.
  24. ^ Epstein, Russell; Kanwisher, Nancy (duben 1998). "Kortikální znázornění místního vizuálního prostředí". Příroda. 392 (6676): 598–601. Bibcode:1998 Natur.392..598E. doi:10.1038/33402. PMID  9560155.
  25. ^ Downing, Paul; Yuhong Jiang; Miles Shuman; Nancy Kanwisher (září 2001). "Kortikální oblast selektivní pro vizuální zpracování lidského těla". Věda. 293 (5539): 2470–2473. Bibcode:2001Sci ... 293.2470D. CiteSeerX  10.1.1.70.6526. doi:10.1126 / science.1063414. PMID  11577239.
  26. ^ Liu, J; Kanwisher N Harris A (2010). „Vnímání částí obličeje a konfigurace obličeje: studie fMRI“. Journal of Cognitive Neuroscience. 22 (1): 203–11. doi:10.1162 / jocn.2009.21203. PMC  2888696. PMID  19302006.
  27. ^ Prieto, EA; Caharel S; Henson R; Rossion B (2011). „Citlivost na obličej navzdory poškození pravé mozkové okcipitální mozkové tkáně u získané prosopagnosie“. Frontiers in Human Neuroscience. 5: 138. doi:10.3389 / fnhum.2011.00138. PMC  3257870. PMID  22275889.
  28. ^ Fu, S; Chunliang F; Shichun G; Yuejia L; Raja P (2012). Barton, Jason Jeremy Sinclair (ed.). „Neurální adaptace poskytuje důkazy o kategorických rozdílech ve zpracování tváří a čínských znaků: studie ERP modelu N170“. PLOS ONE. 7 (7): e41103. Bibcode:2012PLoSO ... 741103F. doi:10.1371 / journal.pone.0041103. PMC  3404057. PMID  22911750.
  29. ^ Bushnell, I.W.R. (2001). „Rozpoznávání tváře matky u novorozenců: učení a paměť“. Vývoj dítěte a dítěte. 10 (1–2): 67–74. CiteSeerX  10.1.1.569.3165. doi:10.1002 / icd.248.
  30. ^ Goldstein, Bruce (2013). Smysl a vnímání. Belmont, CA: Cengage Lerning. p. 91. ISBN  978-1133958499.
  31. ^ Quinn, P.C .; Yahr J; Kuhn A .; Slater A.M .; Pascalils O. (2002). „Reprezentace pohlaví lidských tváří kojenci: preference pro ženy“. Vnímání. 31 (9): 1109–21. doi:10.1068 / p3331. PMID  12375875. S2CID  11359932.
  32. ^ Deen, Ben; Richardson, Hilary; Dilks, Daniel D .; Takahashi, Atsushi; Keil, Boris; Wald, Lawrence L .; Kanwisher, Nancy; Saxe, Rebecca (01.01.2017). „Organizace zrakové kůry na vysoké úrovni u kojenců“. Příroda komunikace. 8: 13995. Bibcode:2017NatCo ... 813995D. doi:10.1038 / ncomms13995. ISSN  2041-1723. PMC  5234071. PMID  28072399.
  33. ^ Adolphs, R (duben 2002). "Neuronové systémy pro rozpoznávání emocí". Aktuální názor v neurobiologii. 12 (2): 169–71. doi:10.1016 / S0959-4388 (02) 00301-X. PMID  12015233.
  34. ^ Guyer, Amanda; Monk, Christopher S.Mcclure-Tone, Erin B.Nelson, Eric E. Roberson-Nay, Roxann Adler, Abby D. Fromm, Stephen J. Leibenluft, Ellen Pine, Daniel S. Ernst, Monique (červenec 2010). „Vývojové vyšetření reakce amygdaly na mimiku“. Journal of Cognitive Neuroscience. 20 (9): 1565–82. doi:10.1162 / jocn.2008.20114. PMC  2902865. PMID  18345988.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

Další čtení

  • McKone et al., Trends in Cognitive Sciences, 2007
  • Carlson, Neil R., Fyziologie chování, 9. vydání, 2007. ISBN  0-205-46724-5
  • Bukach C. M .; Gauthier I .; Tarr M. (2006). „Za hranicemi a modularitou: Síla rámce odborných znalostí“. Trendy v kognitivních vědách. 10 (4): 159–166. doi:10.1016 / j.tics.2006.02.004. PMID  16516534.