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Sensation and Perception

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O Efeito Rosto Invertido

Overview

Fonte: Laboratório de Jonathan Flombaum - Universidade Johns Hopkins

Na percepção, muitas vezes é o caso de que a capacidade de reconhecer e interpretar estímulos complexos parece sem esforço, mas na verdade exige um processamento complicado e intensivo. Isso porque o processamento é especializado e automatizado para certos tipos de estímulos muito importantes. Entre os melhores exemplos desse fenômeno está o processamento facial. As pessoas não tentam detectar e reconhecer rostos. Parece que aconteceu. No entanto, detectar rostos e distingui-los um do outro é na verdade uma tarefa computacional exigente.

As habilidades de reconhecimento facial humano dependem de computação especializada e redes cerebrais dedicadas. Uma simples demonstração disso é o efeito de rosto invertido. Reconhecer rostos de cabeça para baixo é muito mais difícil do que reconhecê-los do lado direito para cima, mas o mesmo não é verdade para muitos outros tipos de objetos visuais. O efeito de rosto invertido é demonstrado de várias maneiras. Este vídeo mostra um paradigma de memória de codificação incidental para investigar o processamento facial e o efeito de face invertida.

Procedure

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1. Equipamentos e Estímulos

  1. Este experimento requer um computador e um software de scripting de experimentos.
  2. 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

  1. 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.
    1. 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.
  2. O programa de exposição incidental
    1. A primeira parte do experimento envolve, aliás, expor um participante a um conjunto de 40 rostos através de uma tarefa de cobertura.
    2. O experimento começa com uma tela 'Pronta'. Pressionar a barra de espaço começa a exposição.
    3. 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.)
    4. 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.
    5. Esta fase do experimento é um total de 40 ensaios-um para cada rosto no conjunto.

Figure 1
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.

  1. O programa de fase de teste
    1. A parte de teste do experimento também inclui 40 ensaios.
    2. 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.
    3. A tarefa é que o participante indique com a chave de seta esquerda ou direita qual dos rostos em um par foi visto antes.
    4. A manipulação crucial é que em metade dos ensaios, as duas faces são apresentadas de cabeça para baixo.
    5. Aleatoriamente intermixam ensaios de cabeça para baixo e direito.

3. Executando o experimento

  1. 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.
  2. Seat um participante a 60 cm do monitor do computador de apresentação.
  3. Explique a fase de codificação ao participante da seguinte forma, sem mencionar a fase de teste que está por vir:
    1. "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."
  4. Inicie o programa e fique por perto enquanto o participante completa esta fase do experimento.
  5. Quando o participante estiver pronto, diga o seguinte:
    1. "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."
    2. Aguarde enquanto o participante completa o teste de memória.

Não tentamos detectar e reconhecer rostos — isso simplesmente acontece, aliás.

Impressionantemente, para um reconhecimento bem-sucedido, computações complexas e exigentes devem ocorrer em redes cerebrais dedicadas para integrar recursos separados em um rosto coeso.

Embora reconhecer rostos do lado direito para cima seja relativamente fácil, identificá-los em uma posição de cabeça para baixo é muito mais difícil, embora isso não seja verdade para outros tipos de objetos visuais.

Isso é frequentemente referido como o efeito de rosto invertido, e é usado em experimentos projetados para investigar como o reconhecimento facial ocorre tanto cognitivamente quanto no cérebro.

Este vídeo demonstrará como projetar e executar, bem como como analisar e interpretar um experimento que investiga o efeito de face invertida através de um paradigma de memória de codificação incidental.

Neste experimento, os participantes são convidados a julgar rostos masculinos e femininos em duas fases de diferença: exposição incidental e testes.

Durante a primeira parte de exposição incidental, o participante é mostrado um conjunto de 40 faces, um por vez para 1 s cada.

Após cada imagem ser exibida, o participante é solicitado a relatar se era homem ou mulher, fazendo uma imprensa chave associada. Esse processo imita nossa capacidade natural de processar rostos — aliás, sem saber.

Em seguida, para a segunda fase de teste, o participante é mostrado duas faces lado a lado. Um é escolhido aleatoriamente a partir da porção de exposição incidental e o outro, chamado de folha, é sexualmente combinado e nunca visto antes pelo participante.

Rostos no período de teste também são aleatoriamente misturados, com metade deles de cabeça para baixo e a outra metade, lado direito para cima. O participante é solicitado a indicar qual dos dois foi visto anteriormente.

Neste caso, a variável dependente é o número de faces corretamente identificadas — uma simples medida de precisão de memória — através de orientações vertical e invertida.

Espera-se que os participantes tenham melhor desempenho na recordação de rostos vistos anteriormente quando são mostrados eretos, em oposição ao invertido. O fraco desempenho ao identificar os rostos invertidos é conhecido como efeito de face invertida.

Antes de iniciar o experimento, verifique se o participante não tem nenhuma deficiência visual conhecida ou dificuldade em reconhecer as pessoas.

Para começar, sente 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 ensaios em um período de 5 minutos. Note que eles vêem um único rosto para 1 s, e identificam o sexo do rosto pressionando a tecla 'M' para masculino ou 'F' para fêmea.

Após a fase inicial, agradeça ao participante por completar esta parte do estudo e informe-os das instruções para a próxima fase de teste.

Mais uma vez, inicie o programa e fique por perto enquanto completam a segunda fase de memória de 40 ensaios. Nesta parte, observe que o participante pressiona a tecla de seta esquerda ou direita para indicar qual rosto foi observado anteriormente.

Para analisar os dados, basta calcular a proporção de rostos corretamente identificados e gráfico dos resultados da precisão da memória por tipo de ensaio: vertical versus invertido.

Observe que para a maioria dos participantes visualmente normais, a precisão é muito maior ao identificar rostos que são eretos em vez de invertidos, demonstrando o efeito de face invertida.

O fraco desempenho com os invertidos — quase por acaso — sugere que mecanismos especializados de processamento facial estão sintonizados para tirar proveito do fato de que eles são quase sempre experimentados em uma orientação vertical.

Agora que você está familiarizado com a complexidade envolvida no processamento de rostos invertidos, vamos examinar cenários adicionais de pesquisa onde o efeito pode ser aplicado.

Estudos de neuroimagem têm usado o efeito facial invertido para identificar regiões cerebrais envolvidas no processamento facial especializado.

Rostos eretos produzem uma resposta neural mais forte na área facial fusiforme, ou FFA, do que os invertidos, sugerindo que rostos invertidos não conseguem engajar neurônios especializados de processamento facial.

Além disso, danos cerebrais à FFA podem resultar em uma desordem conhecida como prosopagnosia — a incapacidade de reconhecer rostos, incluindo o seu.

A tarefa é frequentemente usada para diagnosticar cegueira facial, já que indivíduos prosopagnosticos normalmente têm tanta dificuldade em identificar rostos do lado direito, como fazem com aqueles que são invertidos.

Você acabou de assistir a introdução de JoVE ao efeito facial 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 pela memória. Você também deve saber como analisar e interpretar os resultados.

Obrigado por assistir!

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Results

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Para analisar os resultados, basta calcular a proporção de rostos corretamente identificados pelo participante em ensaios com faces de cabeça para baixo (invertidas) e ensaios com rostos do lado direito ereto (ereto). Compare o desempenho usando um gráfico de barras, como mostrado na Figura 2. Para a maioria dos observadores visualmente normais, a precisão será muito maior com a vertical em comparação com rostos invertidos. No entanto, esta é uma tarefa difícil, e você pode encontrar desempenho abaixo de 0,9 mesmo para rostos eretos. Para rostos invertidos, o desempenho pode até se aproximar do acaso, 0,5- o que um observador marcaria se eles apenas adivinhassem em cada julgamento. O fraco desempenho com rostos invertidos mostra que cálculos especializados e mecanismos cerebrais usados para reconhecer rostos são sintonizados para aproveitar o fato de que rostos são quase sempre experimentados em uma orientação vertical.

Figure 2
Figura 2 Precisão de memória para invertido em comparação com faces eretas. A maioria dos observadores visuais-normais mostram um desempenho consideravelmente melhor recordando rostos vistos anteriormente quando mostrados eretos, em oposição ao invertido. De fato, com rostos invertidos, o desempenho pode ser próximo do acaso (0,5) em uma tarefa como esta. O fraco desempenho com rostos invertidos é o efeito de face invertida.

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Applications and Summary

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A descoberta de que rostos invertidos são difíceis de processar tem muitas aplicações. Estudos de neuroimagem, por exemplo, aproveitaram o efeito para identificar regiões cerebrais envolvidas no processamento facial especializado. Exames cerebrais são feitos quando observadores veem rostos eretos e invertidos. As respostas aos dois tipos de estímulos são então comparadas. Ambos os conjuntos de estímulos têm propriedades visuais muito semelhantes no geral, levando a atividade semelhante em grande parte do sistema visual. Em uma área cerebral, porém, rostos eretos produzem uma resposta muito mais vigorosa do que as invertidas, sugerindo que rostos invertidos não conseguem engajar neurônios especializados de processamento facial. A área que responde dessa forma é chamada de giro fusiforme, ou a área de rosto fusiforme (às vezes FFA para abreviar). Esta região cerebral está implicada em muitos outros estudos que investigam aspectos especializados do processamento facial.

Uma segunda aplicação tem a ver com um distúrbio conhecido como prosopagnosia. Isso se refere a extrema dificuldade de reconhecimento, às vezes até mesmo detectando rostos. A prosopagnosia pode surgir após danos cerebrais no giro fusiforme. Mas agora é conhecido por também aparecer em pessoas sem causa conhecida de danos cerebrais. Uma forma de avaliar a prosopagnosia envolve o efeito de face invertida. Em particular, indivíduos com prosopagnosia não mostram um efeito típico de inversão. Embora eles não tenham mais dificuldade em reconhecer rostos de cabeça para baixo do que os do lado direito, eles têm problemas consideráveis com os do lado direito em geral. Essa falta de um efeito facial invertido sugere que a prosopagnosia é causada pela ausência de sistemas especializados de processamento facial - do tipo que parecem saber que rostos são geralmente vistos lado direito para cima.

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Transcript

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