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반전 된 얼굴 효과

Overview

출처: 조나단 플롬바움 연구소 -존스 홉킨스 대학

인식에서 복잡한 자극을 인식하고 해석하는 능력이 쉽게 느껴지지만 실제로 복잡하고 집중적인 처리를 요구하는 경우가 많습니다. 이는 특정 유형의 매우 중요한 자극에 대해 처리가 전문화되고 자동화되어 있기 때문입니다. 이 현상의 가장 좋은 예 중 하나는 얼굴 처리입니다. 사람들은 얼굴을 감지하고 인식하려고 하지 않습니다. 그것은 단지 일어날 것 같다. 그러나 면을 감지하고 서로 떨어져 말하는 것은 실제로 까다로운 계산 작업입니다.

인간의 얼굴 인식 능력은 전문 계산 및 전용 뇌 네트워크에 의존합니다. 이 것의 간단한 데모 중 하나는 반전 된 얼굴 효과. 거꾸로 된 얼굴을 인식하는 것은 오른쪽 위로 인식하는 것보다 훨씬 더 어렵지만 다른 많은 종류의 시각적 개체에게는 마찬가지입니다. 반전 된 얼굴 효과는 다양한 방법으로 입증됩니다. 이 비디오는 얼굴 처리 및 반전 된 얼굴 효과를 조사하기위한 부수적 인코딩 메모리 패러다임을 보여줍니다.

Procedure

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1. 장비 및 자극

  1. 이 실험에는 컴퓨터 와 실험 스크립팅 소프트웨어가 필요합니다.
  2. 또한, 실험은 유사한 조명 조건과 감정적 표현없이, 바람직하게는 얼굴 이미지의 상대적으로 큰 세트를 필요로한다. 이러한 이미지의 많은 데이터베이스는 연구 목적으로 온라인으로 자유롭게 사용할 수 있습니다. 좋은 리소스는 MIT 얼굴 데이터베이스입니다: http://web.mit.edu/emeyers/www/face_databases.html#oulu

2. 디자인

  1. 80개의 얼굴 이미지 세트를 조립합니다. 반으로 나누어 40의 두 그룹으로 나눈다. 실험의 부수적 노출 부분에서 하나의 그룹을 사용하고 다른 그룹을 예약하여 테스트 부분에서 호일로 사용한다.
    1. 두 그룹은 남성과 여성의 동일한 상대적 비율을 가져야합니다. 다른 말로, 1군에 25명의 남성 얼굴이 있다면, 다른 한 그룹에도 25개의 남성이 있어야 합니다.
  2. 부수적 노출 프로그램
    1. 실험의 첫 번째 부분은 커버 작업을 통해 참가자를 40개의 얼굴 집합에 부수적으로 노출시키는 것입니다.
    2. 실험은 '준비' 화면으로 시작됩니다. 스페이스바를 누르면 노출이 시작됩니다.
    3. 스페이스바를 누르면 40개의 얼굴 각각이 1s에 대해 한 번에 하나씩 표시됩니다. 각 이미지가 끝나면 "남성/여성"이라고 적는 화면이 나타납니다. (참가자의 커버 작업은 얼굴이 남성인지 여성인지 를 보고하는 것입니다.)
    4. 참가자가 M 또는 F 키(남성 및 여성에 해당)를 누릅니다. 도 1은 실험의 노출 단계에서 이벤트의 시퀀스를 스키마화합니다.
    5. 이 실험 단계는 세트의 각 얼굴에 대해 총 40개의 시험-1이다.

Figure 1
그림 1. 반전된 얼굴 효과를 보여 주도록 설계된 부수적인 인코딩 메모리 패러다임에 대한 방법. 실험에는 두 부분이 있습니다. 부수적 인 인코딩 단계라고 불리는 첫 번째 부분에서 참가자는 40 개의 얼굴 세트를 하나씩 관찰하고 각 얼굴이 남성인지 여성인지 여부를보고하도록 요청받습니다. 두 번째 단계에서 참가자는 깜짝 메모리 테스트를 받습니다. 각 시험에서 두 개의 얼굴이 나란히 표시됩니다. 각 쌍 중 하나는 인코딩 단계에서 표시된 얼굴 중 하나이며, 다른 하나는 호일이라고 불리는 새로운 얼굴이며 관찰자가 이전에는 본 적이 없습니다. 작업은 오른쪽 및 왼쪽 화살표 키를 사용하여 각 쌍의 얼굴이 이전에 본 면을 나타내는 것입니다. 결정적으로, 얼굴 쌍의 절반은 거꾸로 나타납니다. 관심 의 척도는 거꾸로 된 면에 비해 오른쪽 업에 대한 보고서 정확도입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

  1. 테스트 단계 프로그램
    1. 실험의 시험 부분은 또한 40개의 예심을 포함합니다.
    2. 각 평가판에 대해 이전 얼굴 중 하나와 이전에 예약된 얼굴 중 하나(동성)를 임의로 선택합니다. 화면 왼쪽에 1개, 오른쪽에 하나씩 놓습니다.
    3. 참가자가 한 쌍의 얼굴 중 왼쪽 또는 오른쪽 화살표 키를 표시하기 위한 작업입니다.
    4. 중요한 조작은 재판의 절반에서 두 얼굴이 거꾸로 제시된다는 것입니다.
    5. 거꾸로 및 오른쪽 상향 시험을 무작위로 혼합.

3. 실험 실행

  1. 실험이 시작되기 전에, 참가자에게 알려진 시각 장애 나 어려움이 있는지, 특히 사람들을 인식하는 데 어려움이 있다고 생각되면 물어보는 것이 좋습니다.
  2. 프레젠테이션 컴퓨터모니터에서 참가자가 60cm 좌석을 차지합니다.
  3. 올 테스트 단계를 언급하지 않고 참가자에게 인코딩 단계를 다음과 같이 설명합니다.
    1. "이것은 얼굴 지각에 대 한 실험. 각 평가판에서 1초 동안 하나의 얼굴이 표시되고 방금 본 얼굴의 성별을 식별하라는 메시지가 표시되는 화면이 표시됩니다. 남성용 M 키와 여성의 F 키를 누릅니다. 우리가 몇 가지 실험을 통해 연구를 수행하고 있기 때문에, 일부는 식별하기 쉬운 자극과 디지털 방식으로 변경되고 더 도전적인 자극을 가진 일부 를 포함하여 매우 쉽게 보일 수 있습니다. 함께 찍은 결과는 얼굴의 성별을 인식하는 데 사용되는 얼굴 특징을 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 그것은 당신에게 쉽게 또는 하드 느낌 여부, 최선을 다해주세요. 40번의 시험만 있고 완료하는 데 5분도 걸리지 않습니다."
  4. 프로그램을 시작하고 참가자가 실험의 이 단계를 완료할 때 근처에 서십시오.
  5. 참가자가 완료되면 다음을 말합니다.
    1. "연구의 그 부분을 완료 주셔서 감사합니다. 이제 두 번째 실험을 하고 싶습니다. 각 평가판에서 화면 왼쪽에 있는 얼굴과 오른쪽 의 두 개의 얼굴이 표시됩니다. 각 쌍의 얼굴 중 하나는 방금 본 얼굴 중 하나가 될 것이며, 다른 하나는 방금 한 판단 작업에 나타나지 않은 새로운 얼굴이 될 것입니다. 이제 당신의 임무는 '오래된'얼굴, 심판 작업에 나타난 얼굴을 식별하는 것입니다. 왼쪽 화살표 키를 사용하여 왼쪽의 얼굴을 나타내고 오른쪽 화살표 키를 오른쪽에 표시됩니다. 일부 시험에서는 두 얼굴이 거꾸로 표시됩니다. 이것은 무관합니다 - 당신의 임무는 항상 당신이 이미 본 것으로 생각 얼굴을 식별하기 위해 최선을 다하는 것입니다."
    2. 참가자가 메모리 테스트를 완료할 때 대기하십시오.

우리는 얼굴을 감지하고 인식하려고 하지 않습니다.

인상적으로, 성공적인 인식을 위해, 복잡하고 까다로운 계산은 응집력있는 얼굴에 별도의 기능을 통합하기 위해 전용 뇌 네트워크에서 발생해야합니다.

오른쪽 면을 인식하는 것은 비교적 쉽지만, 다른 종류의 시각적 개체에는 사실이 아니지만 거꾸로 된 위치에서 얼굴을 식별하는 것이 훨씬 더 어렵습니다.

이것은 종종 반전 얼굴 효과라고하며, 얼굴 인식이 인지적으로나 뇌에서 어떻게 이루어지는지 조사하기 위해 고안된 실험에서 사용됩니다.

이 비디오는 부수적인 인코딩 메모리 패러다임을 통해 반전 얼굴 효과를 조사하는 실험을 분석하고 해석하는 방법뿐만 아니라 설계 및 실행 방법을 보여줍니다.

이 실험에서 참가자는 부수적 노출 및 테스트의 두 가지 차이점 단계에서 남성과 여성의 얼굴을 판단하도록 요청받습니다.

첫 번째 부수적 노출 부분 동안 참가자는 각각 1 초에 대해 한 번에 하나씩 40 개의 얼굴 세트를 표시합니다.

모든 이미지가 표시되면 참가자는 관련 키 프레스를 만들어 남성 또는 여성인지 여부를 보고하도록 요청받습니다. 이 과정은 얼굴을 알지 못하는 데 부수적으로 얼굴을 처리하는 우리의 자연스러운 능력을 모방합니다.

그런 다음 두 번째 테스트 단계에서 참가자는 두 개의 면을 나란히 표시합니다. 하나는 부수적 인 노출 부분에서 무작위로 선택되며 다른 하나는 호일이라고 불리며 섹스 일치하며 참가자가 전에 본 적이 없습니다.

테스트 기간의 얼굴은 무작위로 혼합되어 있으며, 그 중 절반은 거꾸로, 나머지 절반은 오른쪽 위로 있습니다. 참가자는 이전에 본 두 가지 중 어느 것을 표시하라는 메시지가 표시됩니다.

이 경우 종속 변수는 올바르게 식별된 면 수(수직 및 반전된 방향을 가로질러 메모리 정확도의 간단한 척도)입니다.

참가자는 반전과 는 달리 똑바로 표시 될 때 이전에 본 얼굴을 회수에 더 나은 수행 할 것으로 예상된다. 반전된 면을 식별할 때 성능이 저하되는 것을 반전된 얼굴 효과라고 합니다.

실험을 시작하기 전에 참가자가 알려진 시각 장애나 사람을 인식하는 데 어려움이 없는지 확인합니다.

먼저 프레젠테이션 컴퓨터에서 참가자를 60cm 앉습니다. 올 테스트 단계를 언급하지 않고 부수적 노출 단계에 대한 지침을 설명합니다.

프로그램을 시작하고 참가자가 실험의 첫 번째 단계를 수행하고 5 분 기간에 40 시험을 완료할 때 근처에 서십시오. 그들은 1에 대한 단일 얼굴을 보고 남성의 'M' 키를 눌러 얼굴의 성별을 식별하거나 여성을위한 'F'를 식별합니다.

초기 단계에 따라, 연구의이 부분을 완료에 대한 참가자에게 감사하고 다음 테스트 단계에 대한 지침을 알려드립니다.

다시 한번 프로그램을 시작하고 40번의 시험의 두 번째 메모리 단계를 완료할 때 근처에 서십시오. 이 부분에서 참가자는 왼쪽 또는 오른쪽 화살표 키를 눌러 이전에 관찰된 얼굴을 나타냅니다.

데이터를 분석하려면 올바르게 식별된 면의 비율을 계산하고 평가판 유형별로 메모리 정확도 결과를 그래프로 분석하기만 하면 직립 대 반전됩니다.

대부분의 시각적으로 정상적인 참가자의 경우 반전된 얼굴 효과와 반대로 똑바로 서 있는 면을 식별할 때 정확도가 훨씬 높습니다.

반전된 것들의 성능 저하(거의 기회에 가까운)는 전문 얼굴 처리 메커니즘이 거의 항상 직립 방향으로 경험된다는 사실을 활용하기 위해 조정된다는 것을 시사합니다.

이제 반전된 얼굴 처리와 관련된 복잡성에 익숙해지므로 효과를 적용할 수 있는 추가 연구 시나리오를 살펴보겠습니다.

신경 이미징 연구는 전문화 된 얼굴 처리에 관여하는 뇌 영역을 식별하기 위해 반전 된 얼굴 효과를 사용했습니다.

직립 얼굴은 반전 된 얼굴보다 fusiform 얼굴 영역 또는 FFA에서 더 강한 신경 반응을 생성하며, 반전 된 얼굴이 전문 얼굴 처리 뉴런을 참여시키지 못한다는 것을 시사합니다.

또한, FFA에 뇌 손상 은 prosopagnosia로 알려진 장애를 초래할 수 있습니다 -자신의 얼굴을 포함하여 얼굴을 인식 할 수없는.

이 작업은 종종 얼굴 실명을 진단하는 데 사용됩니다, 프로소파그노시스 개인은 일반적으로 오른쪽 - 업 얼굴을 식별하는 만큼 어려움이, 그들은 반전하는 것과 마찬가지로.

당신은 반전 된 얼굴 효과에 대한 JoVE의 소개를 보았습니다. 이제 일련의 얼굴인코딩을 구현하고 메모리별로 친숙한 면을 검색하여 이러한 유형의 실험을 설계하고 수행하는 방법을 잘 이해해야 합니다. 또한 결과를 분석하고 해석하는 방법도 알아야 합니다.

시청해 주셔서 감사합니다!

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Results

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결과를 분석하려면 참가자가 올바르게 식별한 얼굴의 비율을 거꾸로(반전) 및 오른쪽 위쪽(똑바로) 면으로 시험하는 시험에서 정확하게 식별된 얼굴의 비율을 계산하기만 하면 됩니다. 그림 2와같이 막대 그래프를 사용하여 성능을 비교합니다. 대부분의 시각적으로 정상적인 관찰자의 경우 반전된 면에 비해 직립으로 정확도가 훨씬 높아집니다. 그러나 이것은 어려운 작업이며, 당신은 심지어 똑바로 얼굴에 대한 0.9 이하의 성능을 찾을 수 있습니다. 반전된 얼굴의 경우, 각 시험에서 추측하면 관측관이 득점할 확률인 0.5-점에 접근할 수도 있습니다. 반전된 얼굴의 성능이 좋지 않은 것은 얼굴을 인식하는 데 사용되는 특수 계산 및 뇌 메커니즘이 거의 항상 직립 방향으로 경험이 있다는 사실을 활용하기 위해 조정된다는 것을 보여줍니다.

Figure 2
그림 2 직립 면에 비해 반전된 메모리 정확도입니다. 대부분의 시각-일반 관찰자는 반전과 는 달리 똑바로 표시될 때 이전에 본 얼굴을 기억하는 성능이 상당히 향상됨을 보여줍니다. 실제로 반전된 얼굴로 성능은 이와 같은 작업에서 우연(0.5)에 가까우게 될 수 있습니다. 반전된 얼굴의 성능이 좋지 는 반전된 얼굴 효과입니다.

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Applications and Summary

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반전된 면을 처리하기 어려운 발견에는 많은 응용 프로그램이 있습니다. 신경 이미징 연구, 예를 들어, 전문 얼굴 처리에 관련 된 뇌 영역을 식별 하는 효과 활용. 관찰자가 똑바로 서있는 얼굴뿐만 아니라 반전 된 얼굴을 볼 때 뇌 스캔을 촬영합니다. 그런 다음 두 종류의 자극에 대한 응답을 비교합니다. 두 자극 세트모두 전반적으로 매우 유사한 시각적 특성을 가지므로 시각적 시스템의 대부분에서 유사한 활동이 있습니다. 하지만 한 뇌 영역에서, 똑바로 얼굴 반전 된 것 들 보다 훨씬 더 활발한 응답을 생산, 반전 된 얼굴 전문 얼굴 처리 뉴런을 참여 하는 데 실패 제안. 이 방법으로 응답 하는 영역 fusiform 자이러스, 또는 fusiform 얼굴 영역 (때로는 짧은 FFA)라고 합니다. 이 두뇌 영역얼굴 처리의 전문적인 측면을 조사 하는 많은 다른 연구에 연루.

두 번째 응용 프로그램은 prosopagnosia로 알려진 장애와 관련이있다. 이것은 때로는 얼굴을 감지하는 극단적 인 어려움을 나타냅니다. 프로소파그노시아는 fusiform 자이루스에 뇌 손상 다음 발생할 수 있습니다. 그러나 그것은 지금 또한 뇌 손상의 알려진 된 원인을 가진 사람들에 표시 알려져 있다. 프로소파그노시아가 평가되는 한 가지 방법은 반전된 얼굴 효과를 포함합니다. 특히, prosopagnosia를 가진 개별은 전형적인 반전 효력을 보여주지 않습니다. 그들은 거꾸로 얼굴을 인식하는 데 더 이상 문제가 없지만 오른쪽을 위로 하는 것보다, 그들은 일반적으로 오른쪽 까지 사람에 상당한 문제가 있다. 반전 된 얼굴 효과의 이 부족은 prosopagnosia는 전문 얼굴 처리 시스템의 부재에 기인한다는 것을 건의합니다 - 얼굴이 일반적으로 오른쪽 위로 볼 수 있다는 것을 알고 있는 것 같은 종류.

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