6.11: Efekt odwróconej twarzy

1. Sprzęt i bodźce

1. Ten eksperyment wymaga komputera i oprogramowania do skryptów eksperymentów.
2. Ponadto eksperyment wymaga stosunkowo dużego zestawu obrazów twarzy, najlepiej w podobnych warunkach oświetleniowych i bez wyrazów emocji. Wiele baz danych takich obrazów jest dostępnych bezpłatnie w Internecie do celów badawczych. Dobrym zasobem jest baza danych twarzy MIT: http://web.mit.edu/emeyers/www/face_databases.html#oulu

2. Projekt

1. Zbierz zestaw 80 obrazów twarzy. Podziel je na pół, na dwie grupy po 40 osób. Użyj jednej grupy w części eksperymentu dotyczącej przypadkowej ekspozycji, a drugą grupę zarezerwuj do użycia jako folie w części testowej.
   1. Zauważ, że twoje dwie grupy powinny mieć takie same względne proporcje mężczyzn i kobiet. Innymi słowy, jeśli w jednej grupie 40 osób jest 25 męskich twarzy, w drugiej powinno być ich również 25.
2. Program przypadkowego narażenia
   1. Pierwsza część eksperymentu polega na przypadkowym wystawieniu uczestnika na zestaw 40 twarzy za pomocą zadania zakrywającego.
   2. Eksperyment rozpoczyna się od ekranu "Gotowy". Naciśnięcie spacji rozpoczyna ekspozycję.
   3. Po naciśnięciu spacji każda z 40 twarzy jest wyświetlana pojedynczo przez 1 s. Po każdym obrazie pojawia się ekran z napisem "Mężczyzna/Kobieta?". (Zadaniem uczestnika jest zgłoszenie, czy twarz była męska czy żeńska).
   4. Ustaw program tak, aby przechodził do następnej ściany po naciśnięciu przez uczestnika klawisza M lub F (odpowiadającego męskiemu i żeńskiemu). Rysunek 1 przedstawia sekwencję zdarzeń w fazie ekspozycji eksperymentu.
   5. Ta faza eksperymentu to w sumie 40 prób – po jednej dla każdej twarzy w zestawie.

Rysunek 1. Metody paradygmatu pamięci kodowania incydentalnego zaprojektowane w celu zademonstrowania efektu odwróconej twarzy. Eksperyment składa się z dwóch części. W pierwszej części, zwanej fazą kodowania incydentalnego, uczestnicy obserwują zestaw 40 twarzy, jedną po drugiej, i są proszeni o proste zgłoszenie, czy każda twarz jest męska czy żeńska. W drugiej fazie uczestnik otrzymuje niespodziewany test pamięciowy. W każdej próbie dwie twarze są pokazywane obok siebie. Jedna z każdej pary to jedna ze ścian pokazanych w fazie kodowania, a druga, zwana folią, to nowa twarz, nigdy wcześniej nie widziana przez obserwatora. Zadanie polega na użyciu klawiszy strzałek w prawo i w lewo, aby wskazać, która twarz w każdej parze jest tą, którą widziano wcześniej. Co najważniejsze, połowa par twarzy wydaje się odwrócona do góry nogami. Miarą zainteresowania jest dokładność raportu dla powierzchni odwróconych po prawej stronie w porównaniu z powierzchniami odwróconymi. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

3. Program fazy testowej
   1. Część testowa eksperymentu obejmuje również 40 prób.
   2. Do każdej próby losowo wybierz jedną ze starych twarzy i jedną z wcześniej zarezerwowanych twarzy (tej samej płci). Umieść jeden po lewej stronie ekranu, a drugi po prawej.
   3. Zadanie polega na tym, aby uczestnik wskazał za pomocą klawisza strzałki w lewo lub w prawo, która z twarzy w parze była wcześniej widziana.
   4. Kluczowa manipulacja polega na tym, że w połowie prób dwie twarze są przedstawiane do góry nogami.
   5. Losowo mieszaj próby odwrócone do góry nogami i prawostronne.

3. Przeprowadzanie eksperymentu

1. Przed rozpoczęciem eksperymentu dobrze jest zapytać uczestnika, czy ma jakiekolwiek znane wady lub trudności ze wzrokiem, a w szczególności, czy uważa, że ma jakiekolwiek trudności z rozpoznawaniem ludzi.
2. Posadź uczestnika w odległości 60 cm od monitora komputera prezentacyjnego.
3. Wyjaśnij uczestnikowi fazę kodowania w następujący sposób, nie wspominając o nadchodzącej fazie testowej:
   1. "To jest eksperyment dotyczący percepcji twarzy. W każdej próbie zobaczysz pojedynczą twarz na jedną sekundę, po której nastąpi ekran, na którym zostaniesz poproszony o zidentyfikowanie płci twarzy, którą właśnie zobaczyłeś. Naciśnij klawisz M dla mężczyzn i klawisz F dla kobiet. Zadanie może wydawać się bardzo łatwe, ponieważ przeprowadzamy badanie z kilkoma eksperymentami, niektóre obejmują łatwe do zidentyfikowania bodźce, a niektóre z cyfrowo zmienionymi, trudniejszymi bodźcami. Zebrane razem wyniki pomogą nam zrozumieć rysy twarzy używane do rozpoznawania płci twarzy. Niezależnie od tego, czy wydaje ci się to łatwe, czy trudne, zrób wszystko, co w twojej mocy. Jest tylko 40 prób, a ich ukończenie zajmie mniej niż pięć minut."
4. Rozpocznij program i stań w pobliżu, gdy uczestnik zakończy tę fazę eksperymentu.
5. Kiedy uczestnik skończy, powiedz następujące słowa:
   1. "Dziękuję za ukończenie tej części badania. Chciałbym, abyście teraz przeprowadzili drugi eksperyment, który również będzie trwał tylko pięć minut. W każdej próbie zobaczysz dwie twarze, jedną po lewej stronie ekranu, a drugą po prawej stronie. Jedna z twarzy w każdej parze będzie jedną z twarzy, które właśnie widziałeś, a druga będzie nową twarzą, taką, która nie pojawiła się w zadaniu oceny, które właśnie wykonałeś. Twoim zadaniem jest teraz zidentyfikowanie "starej" twarzy, tej, która pojawiła się w zadaniu oceny. Użyj klawisza strzałki w lewo, aby wskazać twarz po lewej stronie, a klawisza strzałki w prawo aby wskazać twarz po prawej stronie. W niektórych próbach dwie twarze są pokazane do góry nogami. To nie ma znaczenia - twoim zadaniem jest zawsze zrobić wszystko, co w twojej mocy, aby zidentyfikować twarz, którą wydaje ci się, że już kiedyś widziałeś."
   2. Czekaj, aż uczestnik zakończy test pamięciowy.

Nie próbujemy wykrywać i rozpoznawać twarzy – to się po prostu zdarza, przypadkowo.

Imponujące jest to, że aby skutecznie rozpoznać, konieczne jest przeprowadzenie złożonych i wymagających obliczeń w dedykowanych sieciach mózgowych, aby zintegrować oddzielne cechy w spójną twarz.

Podczas gdy rozpoznawanie twarzy prawą stroną do góry jest stosunkowo łatwe, identyfikacja ich w pozycji odwróconej jest znacznie trudniejsza, nawet jeśli nie dotyczy to innych rodzajów obiektów wizualnych.

Jest to często określane jako efekt odwróconej twarzy i jest wykorzystywane w eksperymentach mających na celu zbadanie, w jaki sposób rozpoznawanie twarzy odbywa się zarówno poznawczo, jak i w mózgu.

Ten film pokaże, jak zaprojektować i wykonać, a także jak analizować i interpretować eksperyment badający efekt odwróconej twarzy za pomocą paradygmatu pamięci kodowania incydentalnego.

W tym eksperymencie uczestnicy są proszeni o ocenę męskich i żeńskich twarzy w dwóch różnych fazach: przypadkowej ekspozycji i testowania.

Podczas pierwszej części przypadkowej ekspozycji uczestnikowi pokazuje się zestaw 40 twarzy, pojedynczo przez 1 s każda.

Po wyświetleniu każdego obrazu uczestnik jest proszony o zgłoszenie, czy był to mężczyzna czy kobieta, poprzez naciśnięcie odpowiedniego klawisza. Proces ten naśladuje naszą naturalną zdolność do przetwarzania twarzy – nawiasem mówiąc, nie wiedząc o tym.

Następnie, w drugiej, testowej fazie, uczestnikowi pokazywane są dwie twarze obok siebie. Jedna z nich jest losowo wybierana z części przypadkowo ekspozycji, a druga, zwana folią, jest dopasowana pod względem płci i nigdy wcześniej nie była widziana przez uczestnika.

Twarze w okresie testowym są również losowo mieszane, przy czym połowa z nich jest odwrócona do góry nogami, a druga połowa prawą stroną do góry. Uczestnik proszony jest o wskazanie, który z nich był wcześniej widziany.

W tym przypadku zmienną zależną jest liczba prawidłowo zidentyfikowanych twarzy – prosta miara dokładności pamięci – w orientacji pionowej i odwróconej.

Oczekuje się, że uczestnicy będą lepiej radzić sobie z przypominaniem sobie wcześniej widzianych twarzy, gdy są pokazane w pozycji pionowej, a nie odwróconej. Słaba wydajność podczas identyfikowania odwróconych twarzy jest znana jako efekt odwróconej twarzy.

Przed rozpoczęciem eksperymentu sprawdź, czy uczestnik nie ma żadnych znanych wad wzroku lub trudności w rozpoznawaniu ludzi.

Aby rozpocząć, posadź uczestnika w odległości 60 cm od komputera prezentującego. Proszę wyjaśnić instrukcje dotyczące fazy przypadkowego narażenia, nie wspominając o kolejnej fazie testu.

Rozpocznij program i stań w pobliżu, gdy uczestnik wykonuje pierwszą fazę eksperymentu i kończy 40 prób w ciągu 5 minut. Zauważ, że widzą pojedynczą twarz przez 1 s i identyfikują płeć twarzy, naciskając klawisz "M" dla mężczyzny lub "F" dla kobiety.

Po fazie wstępnej podziękuj uczestnikowi za ukończenie tej części badania i poinformuj go o instrukcjach dotyczących następnej fazy testu.

Jeszcze raz uruchom program i stań w pobliżu, gdy zakończą drugą fazę pamięci składającą się z 40 prób. W tej części zwróć uwagę, że uczestnik naciska klawisz strzałki w lewo lub w prawo, aby wskazać, którą twarz był wcześniej obserwowany.

Aby przeanalizować dane, po prostu oblicz odsetek prawidłowo zidentyfikowanych twarzy i narysuj na wykresie wyniki dokładności pamięci według typu próby: wyprostowana kontra odwrócona.

Zauważ, że w przypadku większości wzrokowo normalnych uczestników dokładność jest znacznie wyższa podczas identyfikowania twarzy, które są wyprostowane, a nie odwrócone, co demonstruje efekt odwróconej twarzy.

Słaba wydajność z odwróconymi – prawie przypadkowa – sugeruje, że wyspecjalizowane mechanizmy przetwarzania twarzy są dostrojone tak, aby wykorzystać fakt, że prawie zawsze są one doświadczane w pionowej orientacji.

Teraz, gdy jesteś już zaznajomiony ze złożonością związaną z przetwarzaniem odwróconych twarzy, przyjrzyjmy się dodatkowym scenariuszom badawczym, w których można zastosować ten efekt.

W badaniach neuroobrazowych wykorzystano efekt odwróconej twarzy do identyfikacji obszarów mózgu zaangażowanych w specjalistyczne przetwarzanie twarzy.

Pionowe twarze wywołują silniejszą odpowiedź neuronalną w wrzecionowatym obszarze twarzy (FFA) niż odwrócone, co sugeruje, że odwrócone twarze nie angażują wyspecjalizowanych neuronów przetwarzających twarz.

Ponadto uszkodzenie mózgu przez FFA może skutkować zaburzeniem znanym jako prozopagnozja - niezdolność do rozpoznawania twarzy, w tym własnej.

Zadanie to jest często wykorzystywane do diagnozowania ślepoty twarzy, ponieważ osoby prozopagnostyczne zazwyczaj mają takie same trudności z identyfikacją twarzy po prawej stronie, jak w przypadku tych, które są odwrócone.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do efektu odwróconej twarzy. Teraz powinieneś dobrze zrozumieć, jak zaprojektować i przeprowadzić tego typu eksperyment, implementując kodowanie serii twarzy i przywołując znajome twarze z pamięci. Powinieneś także wiedzieć, jak analizować i interpretować wyniki.

Dzięki za oglądanie!