تأثير الوجه المقلوب
المصدر: مختبر جوناثان فلومباوم - جامعة جونز هوبكنز
في الإدراك ، غالبا ما تكون القدرة على التعرف على المحفزات المعقدة وتفسيرها تبدو سهلة ولكنها تتطلب ف…
1. المعدات والمحفزات
- تتطلب هذه التجربة جهاز كمبيوتر وبرنامج برمجة نصية للتجربة.
- بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب التجربة مجموعة كبيرة نسبيا من صور الوجه ، ويفضل أن تكون مع ظروف إضاءة مماثلة وبدون تعبيرات عاطفية. تتوفر العديد من قواعد بيانات هذه الصور مجانا على الإنترنت لأغراض البحث. المورد الجيد هو قاعدة بيانات الوجه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: http://web.mit.edu/emeyers/www/face_databases.html#oulu
2. التصميم
- قم بتجميع مجموعة من 80 صورة للوجه. قسمهم إلى نصفين ، إلى مجموعتين من 40. استخدم مجموعة واحدة في جزء التعرض العرضي من التجربة ، واحتفظ بالمجموعة الأخرى لاستخدامها كرقائق في جزء الاختبار.
- لاحظ أن مجموعتيك يجب أن يكون لهما نفس النسب النسبية للذكور والإناث. بمعنى آخر ، إذا كان هناك 25 وجها ذكريا في مجموعة واحدة من 40 ، فيجب أن يكون هناك 25 وجها في المجموعة الأخرى أيضا.
- برنامج التعرض العرضي
- يتضمن الجزء الأول من التجربة تعريض المشارك بالمصادفة لمجموعة من 40 وجها من خلال مهمة تغطية.
- تبدأ التجربة بشاشة "جاهزة". يؤدي الضغط على مفتاح المسافة إلى بدء التعرض.
- بمجرد الضغط على مفتاح المسافة ، يتم عرض كل وجه من الوجوه ال 40 واحدا تلو الآخر لمدة 1 ثانية. بعد كل صورة، تظهر شاشة تقول "ذكر/أنثى؟". (تتمثل مهمة التغطية للمشارك في الإبلاغ عما إذا كان الوجه ذكرا أم أنثى).
- اضبط البرنامج للتقدم إلى الوجه التالي بعد أن يضغط المشارك على مفتاح M أو F (المقابل للذكر والإناث). الشكل 1 يرسم تسلسل الأحداث في مرحلة التعرض للتجربة.
- هذه المرحلة من التجربة هي ما مجموعه 40 تجربة - تجربة واحدة لكل وجه في المجموعة.
الشكل 1 . طرق نموذج ذاكرة التشفير العرضي المصممة لإثبات تأثير الوجه المقلوب. تتكون التجربة من جزأين. في الجزء الأول ، المسمى مرحلة الترميز العرضي ، يلاحظ المشاركون مجموعة من 40 وجها ، واحدا تلو الآخر ، ويطلب منهم ببساطة الإبلاغ عما إذا كان كل وجه ذكرا أم أنثى. في المرحلة الثانية ، يتم إعطاء المشارك اختبار ذاكرة مفاجئ. في كل تجربة ، يظهر وجهان جنبا إلى جنب. أحد الزوجين هو أحد الوجوه الموضحة في مرحلة التشفير ، والآخر ، المسمى الرقاقة ، هو وجه جديد ، لم يره المراقب من قبل. تتمثل المهمة في استخدام مفاتيح الأسهم اليمنى واليسرى للإشارة إلى الوجه في كل زوج هو الوجه الذي شوهد سابقا. بشكل حاسم ، تظهر نصف أزواج الوجه رأسا على عقب. مقياس الاهتمام هو دقة التقرير للجانب الأيمن لأعلى مقارنة بالوجوه المقلوبة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
- برنامج مرحلة الاختبار
- يتضمن جزء الاختبار من التجربة أيضا 40 تجربة.
- لكل تجربة ، اختر بشكل عشوائي أحد الوجوه القديمة وأحد الوجوه المحجوزة مسبقا (من نفس الجنس). ضع واحدة على الجانب الأيسر من الشاشة والأخرى على اليمين.
- تتمثل المهمة في أن يشير المشارك باستخدام مفتاح السهم الأيسر أو الأيمن إلى الوجوه الموجودة في الزوج التي شوهدت من قبل.
- التلاعب الحاسم هو أنه في نصف المحاكمات ، يتم تقديم الوجهين رأسا على عقب.
- قم بخلط التجارب المقلوبة والجانبين الأيمن بشكل عشوائي.
3. تشغيل التجربة
- قبل بدء التجربة ، من الجيد أن تسأل المشارك عما إذا كان يعاني من أي إعاقات أو صعوبات بصرية معروفة ، وعلى وجه الخصوص ، إذا كان يعتقد أنه يواجه أي صعوبة في التعرف على الأشخاص.
- مقعد مشارك على بعد 60 سم من شاشة كمبيوتر العرض التقديمي.
- شرح مرحلة الترميز للمشارك على النحو التالي، دون ذكر مرحلة الاختبار القادمة:
- "هذه تجربة حول إدراك الوجه. في كل تجربة ، سترى وجها واحدا لمدة ثانية واحدة ، متبوعا بشاشة سيطلب منك فيها تحديد جنس الوجه الذي رأيته للتو. اضغط على المفتاح M للذكور والمفتاح F للأنثى. قد تبدو المهمة سهلة للغاية ، لأننا نجري دراسة مع العديد من التجارب ، بعضها يتضمن محفزات سهلة التعرف عليها وبعضها يحتوي على محفزات معدلة رقميا وأكثر صعوبة. ستساعدنا النتائج مجتمعة على فهم ملامح الوجه المستخدمة للتعرف على جنس الوجه. سواء كان الأمر سهلا أو صعبا بالنسبة لك ، يرجى بذل قصارى جهدك. لا يوجد سوى 40 تجربة، وسيستغرق إكمالها أقل من خمس دقائق."
- ابدأ البرنامج ووقف في مكان قريب بينما يكمل المشارك هذه المرحلة من التجربة.
- عند الانتهاء من المشارك، قل ما يلي:
- "شكرا لك على إكمال هذا الجزء من الدراسة. أود منكم الآن أن تقوموا بتجربة ثانية، تجربة ستستغرق أيضا خمس دقائق فقط. في كل تجربة ، سترى وجهين ، أحدهما على الجانب الأيسر من الشاشة والآخر على الجانب الأيمن. سيكون أحد الوجوه في كل زوج أحد الوجوه التي رأيتها للتو ، والآخر سيكون وجها جديدا ، وجها لم يظهر في مهمة الحكم التي قمت بها للتو. مهمتك الآن هي التعرف على الوجه "القديم" ، الذي ظهر في مهمة الحكم. استخدم مفتاح السهم الأيسر للإشارة إلى الوجه على اليسار، ومفتاح السهم الأيمن للوجه على اليمين. في بعض التجارب ، يظهر الوجهان رأسا على عقب. هذا غير ذي صلة - مهمتك دائما هي بذل قصارى جهدك للتعرف على الوجه الذي تعتقد أنك رأيته مرة واحدة بالفعل."
- الانتظار بينما يكمل المشارك اختبار الذاكرة.
تسجيل الدخول أو للوصول إلى المحتوى الكامل. تعرّف على المزيد حول وصول مؤسستك إلى محتوى JoVE هنا
نحن لا نحاول اكتشاف الوجوه والتعرف عليها - يحدث ذلك بالمصادفة.
بشكل مثير للإعجاب ، من أجل التعرف الناجح ، يجب أن تحدث حسابات معقدة ومتطلبة في شبكات الدماغ المخصصة لدمج ميزات منفصلة في وجه متماسك.
في حين أن التعرف على الوجوه على الجانب الأيمن لأعلى أمر سهل نسبيا ، إلا أن التعرف عليها في وضع مقلوب أكثر صعوبة ، على الرغم من أن هذا ليس صحيحا بالنسبة لأنواع أخرى من الأشياء المرئية.
غالبا ما يشار إلى هذا باسم تأثير الوجه المقلوب ، ويستخدم في التجارب المصممة للتحقيق في كيفية حدوث التعرف على الوجوه من الناحية المعرفية وفي الدماغ.
سيوضح هذا الفيديو كيفية التصميم والتنفيذ ، بالإضافة إلى كيفية تحليل وتفسير تجربة تبحث في تأثير الوجه المقلوب عبر نموذج ذاكرة التشفير العرضي.
في هذه التجربة ، يطلب من المشاركين الحكم على وجوه الذكور والإناث في مرحلتين مختلفتين: التعرض العرضي والاختبار.
خلال الجزء الأول من التعرض العرضي ، يظهر للمشارك مجموعة من 40 وجها ، واحدا تلو الآخر لمدة 1 ثانية لكل منها.
بعد عرض كل صورة ، يطلب من المشارك الإبلاغ عما إذا كانت ذكرا أم أنثى عن طريق الضغط على مفتاح مرتبط. تحاكي هذه العملية قدرتنا الطبيعية على معالجة الوجوه - بالمناسبة ، دون معرفة ذلك.
ثم ، في مرحلة الاختبار الثانية ، يظهر للمشارك وجهين جنبا إلى جنب. يتم اختيار أحدهما بشكل عشوائي من جزء التعرض العرضي والآخر ، المسمى الرقاقة ، متطابق مع الجنس ولم يسبق للمشارك رؤيته من قبل.
يتم أيضا خلط الوجوه في فترة الاختبار بشكل عشوائي ، نصفها مقلوب والنصف الآخر ، الجانب الأيمن لأعلى. يطلب من المشارك تحديد أي من الاثنين شوهد سابقا.
في هذه الحالة ، المتغير التابع هو عدد الوجوه التي تم تحديدها بشكل صحيح - مقياس بسيط لدقة الذاكرة - عبر الاتجاهات المستقيمة والمقلوبة.
من المتوقع أن يؤدي المشاركون أداء أفضل في تذكر الوجوه التي شوهدت سابقا عندما تظهر في وضع مستقيم ، بدلا من المقلوبة. يعرف الأداء الضعيف عند تحديد الوجوه المقلوبة باسم تأثير الوجه المقلوب.
قبل البدء في التجربة ، تحقق من أن المشارك ليس لديه أي إعاقات بصرية معروفة أو صعوبة في التعرف على الأشخاص.
للبدء ، اجلس المشارك على بعد 60 سم من كمبيوتر العرض التقديمي. اشرح التعليمات الخاصة بمرحلة التعرض العرضي دون ذكر مرحلة الاختبار القادمة.
ابدأ البرنامج ووقف في مكان قريب بينما يقوم المشارك بتنفيذ المرحلة الأولى من التجربة ويكمل 40 تجربة في فترة 5 دقائق. لاحظ أنهم يرون وجها واحدا لمدة 1 ثانية ، ويحددون جنس الوجه بالضغط على مفتاح "M" للذكور أو "F" للأنثى.
بعد المرحلة الأولية ، اشكر المشارك على إكمال هذا الجزء من الدراسة وإبلاغهم بالتعليمات الخاصة بمرحلة الاختبار التالية.
مرة أخرى ، ابدأ البرنامج ووقف في مكان قريب أثناء إكمال مرحلة الذاكرة الثانية المكونة من 40 تجربة. في هذا الجزء ، لاحظ أن المشارك يضغط إما على مفتاح السهم الأيسر أو الأيمن للإشارة إلى الوجه الذي تمت ملاحظته سابقا.
لتحليل البيانات ، ما عليك سوى حساب نسبة الوجوه التي تم تحديدها بشكل صحيح ورسم نتائج دقة الذاكرة حسب نوع التجربة: منتصبة مقابل مقلوبة.
لاحظ أنه بالنسبة لمعظم المشاركين العاديين بصريا ، تكون الدقة أعلى بكثير عند تحديد الوجوه المستقيمة بدلا من المقلوبة ، مما يدل على تأثير الوجه المقلوب.
يشير الأداء الضعيف مع النماذج المقلوبة - الصدفة القريبة - إلى أن آليات معالجة الوجه المتخصصة مضبوطة للاستفادة من حقيقة أنها دائما ما تكون من ذوي الخبرة في اتجاه مستقيم.
الآن بعد أن أصبحت على دراية بالتعقيد الذي ينطوي عليه معالجة الوجوه المقلوبة ، دعنا نفحص سيناريوهات بحثية إضافية حيث يمكن تطبيق التأثير.
استخدمت دراسات التصوير العصبي تأثير الوجه المقلوب لتحديد مناطق الدماغ المشاركة في معالجة الوجه المتخصصة.
تنتج الوجوه المستقيمة استجابة عصبية أقوى في منطقة الوجه المغزلي ، أو FFA ، من الوجوه المقلوبة ، مما يشير إلى أن الوجوه المقلوبة تفشل في إشراك الخلايا العصبية المتخصصة في معالجة الوجه.
بالإضافة إلى ذلك ، قد يؤدي تلف الدماغ في FFA إلى اضطراب يعرف باسم prosopagnosia - عدم القدرة على التعرف على الوجوه ، بما في ذلك وجوهك.
غالبا ما تستخدم المهمة لتشخيص عمى الوجه ، حيث يواجه الأفراد المصابون بالعمى عادة صعوبة كبيرة في تحديد الوجوه اليمنى ، كما يفعلون مع تلك المقلوبة.
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لتأثير الوجه المقلوب. الآن يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصميم وإجراء هذا النوع من التجارب من خلال تنفيذ ترميز سلسلة من الوجوه واستعادة الوجوه المألوفة عن طريق الذاكرة. يجب أن تعرف أيضا كيفية تحليل النتائج وتفسيرها.
شكرا للمشاهدة!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is the inverted-face effect and why does it occur?
The inverted-face effect describes the difficulty people experience recognizing upside-down faces compared to upright ones, despite performing well with other inverted visual objects. This occurs because face recognition relies on specialized brain networks and computations tuned to process faces in their typical upright orientation. Poor performance with inverted faces suggests these dedicated facial processing mechanisms fail to engage effectively when orientation changes.
Q2: How is the incidental-encoding memory paradigm used to study face recognition?
The incidental-encoding paradigm presents participants with 40 faces for 1 second each, asking them to judge sex without mentioning a memory test. During the subsequent test phase, participants identify previously seen faces among foils, with half presented upright and half inverted. This design mimics natural face processing and measures memory accuracy across orientations, revealing the inverted-face effect through performance differences.
Q3: What brain region is specialized for processing upright faces?
The fusiform face area, or FFA, is a specialized brain region that shows stronger neural responses to upright faces than inverted ones. Neuroimaging studies using the inverted-face effect have identified this region as central to face recognition. Damage to the FFA can result in prosopagnosia, the inability to recognize faces including one's own, demonstrating its critical role in facial processing.
Q4: How do participants perform the incidental-exposure phase of the experiment?
Participants sit 60 centimeters from a computer and view 40 faces presented one at a time for 1 second each. After each face appears, they press 'M' for male or 'F' for female to indicate the face's sex. This 5-minute phase requires no memory encoding instructions, allowing researchers to study how faces are processed incidentally, without deliberate memorization effort.
Q5: What does poor performance on inverted faces reveal about face processing?
Poor performance on inverted faces, often near chance accuracy, indicates that specialized facial processing mechanisms are specifically tuned to upright orientations. Since faces are almost always encountered upright in natural experience, the brain's face-processing systems have evolved to exploit this statistical regularity. When faces are inverted, these specialized mechanisms fail to engage effectively, causing recognition to drop dramatically.
Q6: How is the test phase structured in the inverted-face effect experiment?
The test phase presents 40 trials with two faces displayed side-by-side: one previously seen and one new foil matched for sex. Participants press left or right arrow keys to indicate which face they recognize. Faces are randomly intermixed, with half upright and half inverted, allowing researchers to compare memory accuracy across orientations and quantify the inverted-face effect.
Q7: How can the inverted-face effect be used to diagnose prosopagnosia?
Prosopagnosia, or face blindness, results from damage to the fusiform face area and impairs face recognition regardless of orientation. Unlike typical individuals who show poor performance only with inverted faces, prosopagnostic individuals struggle equally with both upright and inverted faces. The inverted-face effect task helps diagnose this condition by revealing whether orientation-dependent deficits exist or if recognition is uniformly impaired.