Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Sensation and Perception

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

 
Click here for the English version

אפקט הפנים ההפוכו

Overview

מקור: המעבדה של ג'ונתן פלומבאום – אוניברסיטת ג'ונס הופקינס

בתפיסה, לעתים קרובות היכולת לזהות ולפרש גירויים מורכבים מרגישה חסרת מאמץ אך למעשה דורשת עיבוד מסובך ואינטנסיבי. הסיבה לכך היא עיבוד הוא מיוחד ואוטומטי עבור סוגים מסוימים של גירויים חשובים מאוד. בין הדוגמאות הטובות ביותר לתופעה זו היא עיבוד פנים. אנשים לא מנסים לזהות ולזהות פרצופים. נראה שזה פשוט קורה. עם זאת, זיהוי פרצופים ולהגיד אותם מלבד אחד את השני הוא למעשה משימה חישובית תובענית.

יכולות זיהוי הפנים האנושיות מסתמכות על חישובים מיוחדים ורשתות מוח ייעודיות. הדגמה אחת פשוטה של זה היא אפקט הפנים ההפויות. זיהוי פרצופים הפוכים הוא הרבה יותר קשה מאשר לזהות אותם בצד ימין למעלה, אבל אותו הדבר לא נכון עבור סוגים רבים אחרים של אובייקטים חזותיים. אפקט הפנים ההפוכות מוכח במגוון דרכים. סרטון וידאו זה מציג פרדיגמת זיכרון קידוד מקרית לחקירת עיבוד הפנים ואפקט הפנים ההפוכים.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. ציוד וגירויים

  1. ניסוי זה דורש תוכנת סקריפט מחשב וניסוי.
  2. בנוסף, הניסוי דורש סט גדול יחסית של תמונות פנים, רצוי עם תנאי תאורה דומים וללא ביטויים רגשיים. מאגרי מידע רבים של תמונות כאלה זמינים באופן חופשי באינטרנט למטרות מחקר. משאב טוב הוא מסד הנתונים של הפנים של MIT: http://web.mit.edu/emeyers/www/face_databases.html#oulu

2. עיצוב

  1. להרכיב קבוצה של 80 תמונות פנים. לחלק אותם לשניים, לשתי קבוצות של 40. השתמש בקבוצה אחת בחלק החשיפה הנלווית של הניסוי, ושמור את הקבוצה השנייה לשימוש כנייר כסף בחלק הבדיקה.
    1. שים לב כי שתי הקבוצות שלך צריך להיות אותו פרופורציות יחסיות של זכרים ונקבות. במילים אחרות, אם יש 25 פרצופים זכר בקבוצה אחת של 40, צריך להיות 25 בקבוצה השנייה גם כן.
  2. תוכנית החשיפה הנלווית
    1. החלק הראשון של הניסוי כרוך אגב בחשיפת משתתף לסט של 40 פרצופים באמצעות משימת כיסוי.
    2. הניסוי מתחיל במסך 'מוכן'. לחיצה על מקש הרווח מתחילה את החשיפה.
    3. לאחר לחיצה על מקש הרווח, כל אחד מ-40 הפרצופים מוצג אחד בכל פעם עבור 1 s. לאחר כל תמונה מופיע מסך שאומר "זכר/נקבה?". (משימת הכיסוי של המשתתף היא לדווח אם הפנים היו זכר או נקבה.)
    4. הגדר את התוכנית כדי להתקדם לפנים הבאות לאחר המשתתף לוחץ על מקש M או F, (המתאים זכר ונקבה). איור 1 סכמת את רצף האירועים בשלב החשיפה של הניסוי.
    5. שלב זה של הניסוי הוא בסך הכל 40 ניסויים-אחד לכל פנים בסט.

Figure 1
איור 1. שיטות לפרדיגמת זיכרון קידוד מקרית שנועדו להדגים את אפקט הפנים ההפוך. לניסוי יש שני חלקים. בחלק הראשון, שנקרא שלב הקידוד הנלווה, המשתתפים מתבוננים בסט של 40 פרצופים, בזה אחר זה, ומתבקשים פשוט לדווח אם כל פנים הן זכר או נקבה. בשלב השני, המשתתף מקבל מבחן זיכרון הפתעה. בכל משפט, שני פרצופים מוצגים זה לצד זה. אחד מכל זוג הוא אחד הפרצופים המוצגים בשלב הקידוד, והשני, הנקרא רדיד אלומיניום, הוא פנים חדשות, שמעולם לא נראו בעבר על ידי הצופה. המשימה היא להשתמש במקשי החצים ימינה ושמאלה כדי לציין איזה פנים בכל זוג הוא זה שנראה בעבר. באופן מכריע, חצי מזוגות הפנים נראים הפוכים. מדד העניין הוא דיוק הדוחות בצד ימין כלפי מעלה בהשוואה לפנים הפוכות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

  1. תוכנית שלב הבדיקה
    1. חלק הניסוי של הניסוי כולל גם 40 ניסויים.
    2. עבור כל משפט, בחר באקראי את אחד הפרצופים הישנים ואת אחד הפרצופים השמורים בעבר (מאותו המין). הנח אחד בצד שמאל של המסך ואחד בצד ימין.
    3. המשימה היא שהמשתתף יציין עם מקש החץ שמאלה או ימינה אילו מהפרצופים בזוג נראו בעבר.
    4. המניפולציה המכריעה היא שבמחצית מהניסויים, שני הפרצופים מוצגים הפוכים.
    5. באופן אקראי intermix הפוך וימין בצד למעלה.

3. הפעלת הניסוי

  1. לפני תחילת הניסוי, כדאי לשאול את המשתתף אם יש לו ליקויי ראייה ידועים או קשיים, ובמיוחד, אם הם חושבים שיש להם קושי לזהות אנשים.
  2. מושב משתתף 60 ס"מ מהצג של מחשב המצגת.
  3. הסבר את שלב הקידוד למשתתף כדלקמן, מבלי להזכיר את שלב הבדיקה הבא:
    1. "זה ניסוי על תפיסת פנים. בכל משפט, תראה פנים בודדות לשנייה אחת, ואחריו מסך שבו תתבקש לזהות את מין הפנים שראית זה עתה. הקש על מקש M עבור זכר ומקש F עבור נקבה. המשימה עשויה להיראות קלה מאוד, כפי שאנו עורכים מחקר עם מספר ניסויים, חלקם כולל גירויים קלים לזיהוי וחלקם עם גירויים דיגיטליים, מאתגרים יותר. התוצאות, יחד, יעזרו לנו להבין את תווי הפנים המשמשים לזיהוי מין הפנים. בין אם זה מרגיש לך קל או קשה, בבקשה לעשות כמיטב יכולתך. יש רק 40 ניסויים, וזה ייקח פחות מחמש דקות כדי להשלים."
  4. התחל את התוכנית ועמוד בקרבת מקום כאשר המשתתף משלים שלב זה של הניסוי.
  5. לאחר סיום המשתתף, אמור את הפעולות הבאות:
    1. "תודה שהשלמת את החלק הזה של המחקר. אני רוצה שתעשה עכשיו ניסוי שני, אחד שיימשך גם רק חמש דקות. בכל ניסיון, תראה שני פרצופים, אחד בצד שמאל של המסך ואחד בצד ימין. אחד הפרצופים בכל זוג יהיה אחד הפרצופים שראיתם זה עתה, והשני יהיה פנים חדשות, פנים שלא הופיעו במשימת השיפוט שעשיתם זה עתה. המשימה שלך עכשיו היא לזהות את הפנים 'הישנות', זו שהופיעה במשימת השיפוט. השתמש במקש החץ שמאלה כדי לציין את הפנים משמאל ואת מקש החץ ימינה עבור הפנים מימין. בחלק מהניסויים, שני הפרצופים מוצגים הפוכים. זה לא רלוונטי – המשימה שלך היא תמיד לעשות כמיטב יכולתך לזהות את הפנים שאתה חושב שראית כבר פעם אחת."
    2. היכונו כאשר המשתתף משלים את בדיקת הזיכרון.

אנחנו לא מנסים לזהות ולזהות פרצופים – זה פשוט קורה, דרך אגב.

באופן מרשים, לצורך זיהוי מוצלח, חישובים מורכבים ותובעניים חייבים להתרחש ברשתות מוח ייעודיות כדי לשלב תכונות נפרדות בפנים מגובשות.

בעוד זיהוי פרצופים בצד ימין למעלה הוא קל יחסית, זיהוי אותם במצב הפוך הוא הרבה יותר קשה, למרות שזה לא נכון עבור סוגים אחרים של אובייקטים חזותיים.

זה מכונה לעתים קרובות אפקט הפנים ההפוכים, והוא משמש בניסויים שנועדו לחקור כיצד זיהוי פנים מתרחש הן קוגניטיבית והן במוח.

וידאו זה מדגים כיצד לעצב ולבצע, כמו גם כיצד לנתח ולפרש ניסוי החוקר את אפקט הפנים ההפוך באמצעות פרדיגמת זיכרון מקרית קידוד.

בניסוי זה, המשתתפים מתבקשים לשפוט פנים זכר ונקבה בשני שלבים: חשיפה מקרית ובדיקות.

במהלך החלק הראשון של חשיפה מקרית, מוצגת למשתתף קבוצה של 40 פרצופים, אחד בכל פעם עבור 1 s כל אחד.

לאחר הצגת כל תמונה, המשתתף מתבקש לדווח אם זה היה זכר או נקבה על ידי ביצוע לחיצת מקשים משויכת. תהליך זה מחקה את היכולת הטבעית שלנו לעבד פרצופים – אגב, מבלי לדעת זאת.

לאחר מכן, עבור שלב הבדיקה השני, מוצגות למשתתף שני פרצופים זה לצד זה. אחד נבחר באופן אקראי מתוך החלק של חשיפה מקרית והשני, הנקרא רדיד אלומיניום, מותאם למין ומעולם לא נראה לפני כן על ידי המשתתף.

פנים בתקופת הבדיקה הם גם מעורבבים באופן אקראי, עם מחציתם הפוכים והחצי השני, בצד ימין למעלה. המשתתף מתבקש לציין מי מהשניים נראה בעבר.

במקרה זה, המשתנה התלוי הוא מספר הפנים שזוהו כראוי – מדד פשוט של דיוק זיכרון – על-פני כיוונים זקופים והופוכים.

המשתתפים צפויים לבצע ביצועים טובים יותר בהחזרת פרצופים שנראו בעבר כאשר הם מוצגים זקופים, בניגוד הפוך. ביצועים ירודים בעת זיהוי הפנים ההפופות ידועים כאפקט הפנים ההפוכיות.

לפני תחילת הניסוי, ודא כי למשתתף אין ליקויי ראייה ידועים או קושי לזהות אנשים.

כדי להתחיל, הושיבו את המשתתף במרחק של 60 ס"מ ממחשב המצגת. הסבר את ההוראות לשלב החשיפה הנלווית מבלי להזכיר את שלב הבדיקה שיבוא.

התחל את התוכנית ועמוד בקרבת מקום כאשר המשתתף מבצע את השלב הראשון של הניסוי ומשלים 40 ניסויים בפרק זמן של 5 דקות. שים לב שהם רואים פרצוף אחד עבור 1 s, ולזהות את המין של הפנים על ידי לחיצה על מקש 'M' עבור זכר או 'F' עבור נקבה.

לאחר השלב הראשוני, מודים למשתתף על השלמת חלק זה של המחקר ומודיעים לו על ההוראות לשלב הבחינה הבא.

שוב, להתחיל את התוכנית ולעמוד בקרבת מקום כפי שהם להשלים את שלב הזיכרון השני של 40 ניסויים. בחלק זה, שים לב שהמשתתף לוחץ על מקש החץ שמאלה או ימינה כדי לציין איזה פרצוף נצפה בעבר.

כדי לנתח את הנתונים, פשוט לחשב את שיעור הפנים שזוהו כראוי ולגרף את התוצאות של דיוק זיכרון לפי סוג ניסיון: זקוף לעומת הפוך.

שים לב כי עבור רוב המשתתפים נורמלי חזותית, הדיוק הוא הרבה יותר גבוה בעת זיהוי פרצופים כי הם זקופים בניגוד הפוך, מדגים את אפקט הפנים הפוכות.

ביצועים גרועים עם אלה הפוכים - כמעט מזל - מרמז כי מנגנוני עיבוד פנים מיוחדים מכוונים לנצל את העובדה שהם כמעט תמיד מנוסים באוריינטציה זקופה.

כעת, כאשר אתם מכירים את המורכבות הכרוכה בעיבוד פרצופים הפוכים, בואו נבחן תרחישי מחקר נוספים שבהם ניתן ליישם את ההשפעה.

מחקרי הדמיה מוחית השתמשו באפקט הפנים ההפוך כדי לזהות אזורי מוח המעורבים בעיבוד פנים מיוחד.

פרצופים זקופים מייצרים תגובה עצבית חזקה יותר באזור הפנים fusiform, או FFA, מאשר אלה הפוכים, דבר המצביע על כך פרצופים הפוכים לא מצליחים לעסוק נוירונים מיוחדים לעיבוד פנים.

בנוסף, נזק מוחי ל- FFA עלול לגרום להפרעה המכונה פרוסופגנוזיה – חוסר היכולת לזהות פרצופים, כולל שלך.

המשימה משמשת לעתים קרובות כדי לאבחן עיוורון פנים, כמו אנשים prosopagnostic בדרך כלל יש קושי באותה מידה לזהות פרצופים בצד ימין למעלה, כפי שהם עושים עם אלה הפוכים.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב לאפקט הפנים ההפוך. עכשיו אתה צריך הבנה טובה של איך לעצב ולנהל סוג זה של ניסוי על ידי יישום הקידוד של סדרה של פרצופים ואחזור פרצופים מוכרים על ידי זיכרון. אתה צריך גם לדעת איך לנתח ולפרש את התוצאות.

תודה שצפיתם!

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

כדי לנתח את התוצאות, פשוט לחשב את שיעור הפרצופים שזוהו כראוי על ידי המשתתף בניסויים עם הפוך (הפוך) וניסויים עם פרצופים בצד ימין למעלה (זקופים). השווה ביצועים באמצעות גרף עמודות, כפי שמוצג באיור 2. עבור רוב הצופים הנורמליים מבחינה ויזואלית, הדיוק יהיה הרבה יותר גבוה עם זקוף בהשוואה לפנים הפוכות. עם זאת, זוהי משימה קשה, ואתה עשוי למצוא ביצועים מתחת 0.9 אפילו עבור פרצופים זקופים. עבור פרצופים הפוכים, הביצועים עשויים אפילו להתקרב במקרה, 0.5-מה צופה היה ציון אם הם רק ניחשו על כל משפט. ביצועים גרועים עם פרצופים הפוכים מראים כי חישובים מיוחדים ומנגנוני מוח המשמשים לזיהוי פרצופים מכוונים לנצל את העובדה כי פרצופים הם כמעט תמיד מנוסים באוריינטציה זקופה.

Figure 2
איור 2 דיוק זיכרון עבור היפוך בהשוואה לפנים זקופות. רוב הצופים החזותיים-נורמליים מראים ביצועים טובים בהרבה ונזכרים בפרצופים שנראו בעבר כשהם מוצגים זקופים, בניגוד הפוך. ואכן, עם פרצופים הפוכים, הביצועים יכולים להיות קרובים לסיכוי (0.5) במשימה כזאת. ביצועים גרועים עם פרצופים הפוכים הם אפקט הפנים ההפוך.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Applications and Summary

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

לגילוי כי פנים הפוכות קשה לעיבוד יש יישומים רבים. מחקרי הדמיה מוחית, למשל, ניצלו את ההשפעה כדי לזהות אזורי מוח המעורבים בעיבוד פנים מיוחד. סריקות מוח נלקחות כאשר צופים צופים בפרצופים זקופים כמו גם בפנים הפוכות. התגובות לשני סוגי הגירויים משווים לאחר מכן. לשני סטים של גירויים יש תכונות חזותיות דומות מאוד בסך הכל, מה שמוביל לפעילות דומה לאורך רוב מערכת הראייה. באזור מוח אחד, פרצופים זקופים מייצרים תגובה נמרצת הרבה יותר מאשר אלה הפוכים, דבר המצביע על כך שפצופים הפוכים אינם מצליחים לעסוק נוירונים מיוחדים לעיבוד פנים. האזור שמגיב בדרך זו נקרא gyrus fusiform, או אזור הפנים fusiform (לפעמים FFA בקיצור). אזור מוח זה מעורב במחקרים רבים אחרים החוקרים היבטים מיוחדים של עיבוד הפנים.

יישום שני יש לעשות עם הפרעה המכונה prosopagnosia. הכוונה היא לקושי רב לזהות, לעיתים אף לזהות פנים. Prosopagnosia יכול להתעורר בעקבות נזק מוחי gyrus fusiform. אבל עכשיו זה ידוע להופיע גם אצל אנשים ללא סיבה ידועה של נזק מוחי. אחת הבחינות של פרוסופגנוזיה כרוכה באפקט הפנים ההפוכות. בפרט, אנשים עם פרוסופגנוזיה לא מראים אפקט היפוך טיפוסי. למרות שאין להם יותר בעיה לזהות פרצופים הפוכים מאשר פרצופים בצד ימין, יש להם בעיה ניכרת עם אלה בצד ימין בכלל. חוסר זה של אפקט פנים הפוך מרמז כי prosopagnosia נגרמת על ידי היעדר מערכות עיבוד פנים מיוחדות - מהסוג שנראה לדעת כי פרצופים נראים בדרך כלל בצד ימין למעלה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter