O Efeito Rosto Invertido
Fonte: Laboratório de Jonathan Flombaum - Universidade Johns Hopkins
Na percepção, muitas vezes é o caso de que a capacidade de reconhecer e interpret…
1. Equipamentos e Estímulos
- Este experimento requer um computador e um software de scripting de experimentos.
- Além disso, o experimento requer um conjunto relativamente grande de imagens faciais, de preferência com condições de iluminação semelhantes e sem expressões emocionais. Muitos bancos de dados dessas imagens estão disponíveis gratuitamente online para fins de pesquisa. Um bom recurso é o banco de dados facial do MIT: http://web.mit.edu/emeyers/www/face_databases.html#oulu
2. Design
- Monte um conjunto de 80 imagens faciais. Divida-os ao meio, em dois grupos de 40. Use um grupo na parte de exposição incidental do experimento e reserve o outro grupo para usar como folhas na porção de teste.
- Note que seus dois grupos devem ter as mesmas proporções relativas de machos e fêmeas. Em outras palavras, se há 25 rostos masculinos em um grupo de 40, deve haver 25 no outro também.
- O programa de exposição incidental
- A primeira parte do experimento envolve, aliás, expor um participante a um conjunto de 40 rostos através de uma tarefa de cobertura.
- O experimento começa com uma tela 'Pronta'. Pressionar a barra de espaço começa a exposição.
- Uma vez que a barra de espaço é pressionada, cada uma das 40 faces é mostrada uma de cada vez para 1 s. Após cada imagem, aparece uma tela que diz "Masculino/Feminino?". (A tarefa de cobertura para o participante é informar se um rosto era masculino ou feminino.)
- Defina o programa para avançar para a próxima face após o participante pressionar a tecla M ou F(correspondente ao Masculino e Feminino). A Figura 1 esquematiza a sequência de eventos na fase de exposição do experimento.
- Esta fase do experimento é um total de 40 ensaios-um para cada rosto no conjunto.
Figura 1. Métodos para um paradigma de memória de codificação incidental projetado para demonstrar o efeito facial invertido. O experimento tem duas partes. Na primeira parte, chamada de fase de codificação incidental, os participantes observam um conjunto de 40 rostos, um a um, e são solicitados a simplesmente relatar se cada rosto é masculino ou feminino. Na segunda fase, o participante recebe um teste de memória surpresa. Em cada julgamento, duas faces são mostradas lado a lado. Um de cada par é um dos rostos mostrados na fase de codificação, e o outro, chamado de folha, é um novo rosto, nunca visto antes pelo observador. A tarefa é usar as teclas de seta direita e esquerda para indicar qual rosto em cada par é o visto anteriormente. Crucialmente, metade dos pares de rostos aparecem de cabeça para baixo. A medida de interesse é a precisão do relatório para o lado direito em comparação com rostos de cabeça para baixo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- O programa de fase de teste
- A parte de teste do experimento também inclui 40 ensaios.
- Para cada ensaio, selecione aleatoriamente um dos rostos antigos e um dos rostos previamente reservados (do mesmo sexo). Coloque um no lado esquerdo da tela e outro à direita.
- A tarefa é que o participante indique com a chave de seta esquerda ou direita qual dos rostos em um par foi visto antes.
- A manipulação crucial é que em metade dos ensaios, as duas faces são apresentadas de cabeça para baixo.
- Aleatoriamente intermixam ensaios de cabeça para baixo e direito.
3. Executando o experimento
- Antes do experimento começar, é uma boa ideia perguntar ao participante se ela ou ele tem alguma deficiência visual ou dificuldades conhecidas, e em particular, se eles acham que têm alguma dificuldade em reconhecer as pessoas.
- Seat um participante a 60 cm do monitor do computador de apresentação.
- Explique a fase de codificação ao participante da seguinte forma, sem mencionar a fase de teste que está por vir:
- "Este é um experimento sobre percepção facial. Em cada teste, você verá um único rosto por um segundo, seguido por uma tela na qual você será solicitado a identificar o sexo do rosto que você acabou de ver. Pressione a tecla M para o masculino e a chave F para o feminino. A tarefa pode parecer muito fácil, pois estamos conduzindo um estudo com vários experimentos, alguns incluindo estímulos fáceis de identificar e alguns com estímulos mais desafiadores e alterados digitalmente. Os resultados, juntos, nos ajudarão a entender as características faciais usadas para reconhecer o sexo de um rosto. Se é fácil ou difícil para você, por favor, faça o seu melhor. Há apenas 40 ensaios, e levará menos de cinco minutos para ser concluído."
- Inicie o programa e fique por perto enquanto o participante completa esta fase do experimento.
- Quando o participante estiver pronto, diga o seguinte:
- "Obrigado por completar essa parte do estudo. Eu gostaria que você agora fizesse uma segunda experiência, uma que também durará apenas cinco minutos. Em cada teste, você verá duas faces, uma no lado esquerdo da tela e outra no lado direito. Um dos rostos em cada par será um dos rostos que você acabou de ver, e o outro será um novo rosto, um que não apareceu na tarefa de julgamento que você acabou de fazer. Sua tarefa agora é identificar o rosto "velho", aquele que apareceu na tarefa de julgamento. Use a chave da seta esquerda para indicar o rosto à esquerda e a chave de seta direita para o rosto à direita. Em alguns dos ensaios, as duas faces são mostradas de cabeça para baixo. Isso é irrelevante — sua tarefa é sempre fazer o seu melhor para identificar o rosto que você acha que já viu uma vez."
- Aguarde enquanto o participante completa o teste de memória.
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Não tentamos detectar e reconhecer rostos - isso simplesmente acontece, aliás.
Impressionantemente, para um reconhecimento bem-sucedido, cálculos complexos e exigentes devem ocorrer em redes cerebrais dedicadas para integrar recursos separados em uma face coesa.
Embora reconhecer rostos com o lado direito para cima seja relativamente fácil, identificá-los de cabeça para baixo é muito mais difícil, embora isso não seja verdade para outros tipos de objetos visuais.
Isso é frequentemente chamado de efeito de face invertida e é usado em experimentos projetados para investigar como o reconhecimento facial ocorre cognitivamente e no cérebro.
Este vídeo demonstrará como projetar e executar, bem como analisar e interpretar um experimento que investiga o efeito de face invertida por meio de um paradigma de memória de codificação incidental.
Neste experimento, os participantes são solicitados a julgar rostos masculinos e femininos em duas fases diferentes: exposição incidental e teste.
Durante a primeira parte da exposição incidental, o participante vê um conjunto de 40 rostos, um de cada vez por 1 s cada.
Depois que cada imagem é exibida, o participante é solicitado a relatar se era homem ou mulher, pressionando a tecla associada. Esse processo imita nossa capacidade natural de processar rostos - aliás, sem saber.
Então, para a segunda fase de teste, o participante vê dois rostos lado a lado. Um é escolhido aleatoriamente da parte de exposição incidental e o outro, chamado de folha, é compatível com o sexo e nunca visto antes pelo participante.
Os rostos no período de teste também são misturados aleatoriamente, com metade deles de cabeça para baixo e a outra metade, com o lado direito para cima. O participante é solicitado a indicar qual dos dois foi visto anteriormente.
Nesse caso, a variável dependente é o número de faces identificadas corretamente - uma medida simples de precisão da memória - nas orientações vertical e invertida.
Espera-se que os participantes tenham um melhor desempenho na lembrança de rostos vistos anteriormente quando são mostrados na posição vertical, em vez de invertidos. O baixo desempenho ao identificar as faces invertidas é conhecido como efeito de face invertida.
Antes de iniciar o experimento, verifique se o participante não possui deficiência visual conhecida ou dificuldade em reconhecer pessoas.
Para começar, sente-se o participante a 60 cm do computador de apresentação. Explique as instruções para a fase de exposição incidental sem mencionar a fase de teste que está por vir.
Inicie o programa e fique por perto enquanto o participante realiza a primeira fase do experimento e completa 40 tentativas em um período de 5 minutos. Observe que eles veem um único rosto por 1 s e identificam o sexo do rosto pressionando a tecla 'M' para masculino ou 'F' para feminino.
Após a fase inicial, agradeça ao participante por concluir esta parte do estudo e informe-o sobre as instruções para a próxima fase do teste.
Mais uma vez, inicie o programa e fique por perto enquanto eles completam a segunda fase de memória de 40 tentativas. Nesta parte, observe que o participante pressiona a tecla de seta para a esquerda ou para a direita para indicar qual rosto foi observado anteriormente.
Para analisar os dados, basta calcular a proporção de faces identificadas corretamente e representar graficamente os resultados da precisão da memória por tipo de teste: vertical versus invertido.
Observe que, para a maioria dos participantes visualmente normais, a precisão é muito maior ao identificar rostos que estão na posição vertical em vez de invertidos, demonstrando o efeito de rosto invertido.
O baixo desempenho com os invertidos sugere que mecanismos especializados de processamento facial são ajustados para aproveitar o fato de que quase sempre são experimentados na orientação vertical.
Agora que você está familiarizado com a complexidade envolvida no processamento de faces invertidas, vamos examinar cenários de pesquisa adicionais onde o efeito pode ser aplicado.
Estudos de neuroimagem usaram o efeito de face invertida para identificar regiões cerebrais envolvidas no processamento facial especializado.
Rostos verticais produzem uma resposta neural mais forte na área fusiforme da face, ou FFA, do que os invertidos, sugerindo que os rostos invertidos não conseguem envolver neurônios especializados de processamento facial.
Além disso, danos cerebrais ao FFA podem resultar em um distúrbio conhecido como prosopagnosia - a incapacidade de reconhecer rostos, incluindo o seu.
A tarefa é frequentemente usada para diagnosticar a cegueira facial, já que os indivíduos prosopagnósticos geralmente têm tanta dificuldade em identificar rostos com o lado direito para cima, quanto com aqueles que estão invertidos.
Você acabou de assistir a introdução de JoVE ao efeito de rosto invertido. Agora você deve ter uma boa compreensão de como projetar e conduzir esse tipo de experimento, implementando a codificação de uma série de rostos e recuperando rostos familiares de memória. Você também deve saber analisar e interpretar os resultados.
Obrigado por assistir!
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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.