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面孔加工理论模型纳入了池内抑制(within-pool inhibition)——即表征间相互竞争以支持再认的机制,但人脸知觉研究中此类抑制机制的直接证据匮乏。本研究采用事件相关电位(event-related potential, ERP)考察熟悉面孔的即时
面孔加工理论模型纳入了池内抑制(within-pool inhibition)——即表征间相互竞争以支持再认的机制,但人脸知觉研究中此类抑制机制的直接证据匮乏。本研究采用事件相关电位(event-related potential, ERP)考察熟悉面孔的即时重复启动(immediate repetition priming)以探究此问题。实验1依次呈现两个熟悉面孔(首启动子Prime 1和次启动子Prime 2)及目标刺激,发现次启动子与靶子身份相同时产生清晰启动效应,而首启动子无效应。实验2操纵次启动子的熟悉度,同样发现首启动子效应被随后呈现的次启动子消除;实验2还表明次启动子的熟悉度不影响此抑制作用——提示抑制不发生于熟悉面孔表征层面。实验3延长两启动子间的刺激起始异步(stimulus onset asynchrony, SOA)至500 ms(实验1、2为200 ms),检测到首启动子重复效应,说明一旦首启动子表征充分激活,后续面孔不再产生有效干扰。上述结果表明面孔加工系统存在抑制效应,但并非发生于先前假设的对熟悉人物抽象表征(face recognition units, FRUs)层面。研究人员讨论了这些发现对面孔再认模型的意义。
一、研究背景与总体概述
面孔再认是人类高度特化的能力,经典的面孔再认模型(如Bruce & Young, 1986提出的模型)假设存在结构性编码(structural encoding)阶段生成知觉表征,再与长期存储的熟悉面孔表征——即面孔再认单元(Face Recognition Unit, FRU)——进行匹配。为解决联结主义网络中迟滞(hysteresis)问题并实现"赢者通取(winner-takes-all)"决策,计算模型通常在FRU池内设置池内抑制(within-pool inhibition),即不同熟悉面孔表征相互竞争并抑制彼此。然而,这一抑制机制在人脑面孔知觉中的直接电生理证据极少。即时重复启动(immediate repetition priming)范式可探测此类抑制:若首启动子(Prime 1, P1)激活某熟悉面孔的FRU,次启动子(Prime 2, P2,不同身份)通过池内抑制削弱P1的FRU激活,则应消除P1对靶子(target)的重复启动ERP效应(表现为N250r及晚期重复效应late repetition effects, LRE更负)。本研究由Lidborg LH, Kohen Tuncer D, Burton AM, Wiese H开展,发表于《Biological Psychology》,通过三个ERP实验检验池内抑制是否及何时发生于熟悉面孔加工系统中。
二、关键技术方法
30名(Exp1)、30名(Exp2)、30名(Exp3)杜伦大学学生参与,均为右利手为主的正常视力者。刺激为每个被试自选最熟悉的40位西方名人各12(Exp1)/21(Exp2)/9(Exp3)张彩色环境照,另在Exp2、Exp3加入40位瑞典陌生名人照作不熟悉刺激。采用64导EEG记录,离线独立成分分析(Independent Component Analysis, ICA)去除眼电伪迹,以CPz为记录参考、AFz接地,采样率1024 Hz,分段-50~1000 ms相对靶子 onset,基线-50~+50 ms,滤波0.1–40 Hz零相位偏移,平均参考重参考。启动效应分析时间窗为230–300 ms(N250r)、300–400 ms、400–500 ms等,电极选取颞枕区P9/P10/TP9/TP10。实验采用三刺激序列:P1(200 ms或500 ms)→P2(同前)→600 ms绿十字→靶子(1000 ms),要求评定靶子熟悉度。Exp1含双重复(P1=P2=靶子同一人)、P1重复(仅P1=靶子)、P2重复(仅P2=靶子)、非重复四条件;Exp2引入P2为不熟悉面孔,设Fam/Fam-P1R、Fam/Unf-P1R、Fam/Unf-NR、Fam/Fam-P2R、Unf/Fam-P2R、Unf/Fam-NR六条件;Exp3延长P1/P2至500 ms,考察Fam/Fam-P1R、Fam/Unf-P1R、Fam/Unf-NR三条件。统计采用重复测量ANOVA及Holm校正配对t检验,并做大范围逐点质量单变量(mass univariate)分析与贝叶斯因子(Bayes Factor, BF10)检验。
三、研究结果
2. Experiment 1: Interference between two consecutive primes(两个连续启动子间的干扰)
在230–300 ms(N250r)及300–400 ms、400–500 ms时间窗,重复测量ANOVA显示启动条件主效应显著。P2重复与非重复相比ERP更负(p<.05),双重复亦显著比非重复更负,但P1重复与非重复无差异,且P2重复显著比P1重复更负(pcorr=.017, 230–300 ms; pcorr<.001, 300–400/400–500 ms)。500 ms后无主效应。结论:当P1与P2为不同身份且P2–靶子相同,仅P2产生重复启动ERP效应,P1效应被消除,提示P2对P1产生回溯性干扰(retroactive interference)。
3. Results of Experiment 2(实验2结果——启动子熟悉度的作用)
230–300 ms无启动条件主效应;300–400 ms、400–500 ms主效应显著,P2重复产生显著启动效应(300–400 ms: pcorr=.001; 400–500 ms: pcorr=.019),但P1重复无论P2是熟悉或陌生面孔均无显著启动效应,回溯性干扰(Fam/Fam-P1R vs Fam/Unf-P1R)未达多重比较校正显著。结论:即使P2为不熟悉面孔(无对应FRU),仍消除P1启动效应,说明此干扰不依赖熟悉面孔FRU层面的池内抑制,而可能发生于FRU激活前的早期知觉/结构编码阶段。
5. Results of Experiment 3(实验3结果——启动子呈现时长的作用)
300–400 ms与400–500 ms时间窗启动条件主效应显著,Fam/Unf-P1R vs Fam/Unf-NR(p=.072边缘)及Fam/Fam-P1R vs Fam/Unf-NR(p=.256未达校正)均显示P1重复效应趋势,贝叶斯配对t检验支持H1(Fam/Unf: BF10=10.37强证据;Fam/Fam: BF10=3.11中等证据),Fam/Fam-P1R与Fam/Unf-P1R无差异,回溯性干扰不显著。结论:将P1/P2呈现延长至500 ms(P1–P2 SOA=500 ms)可使P1的FRU充分激活,从而抵抗P2干扰并产生P1→靶子重复启动效应,证明Exp1、2中P1效应缺失源于P2在P1的FRU充分激活前介入造成的时间窗口干扰,而非单纯痕迹衰减(trace decay)。
四、讨论与结论翻译
本系列实验提示面孔再认系统存在时间干扰(temporal interference)效应,但否定其作用于熟悉面孔抽象表征(FRU)层面的池内抑制。实验1、2中短SOA(200 ms)下P2消除P1启动效应,但该干扰不要求P2为熟悉面孔(实验2),表明抑制发生于FRU激活之前——可能在结构编码或早期知觉表征阶段。实验3延长P1呈现至500 ms使FRU充分激活后P1启动效应恢复,排除痕迹衰减解释。研究者认为面孔加工系统在此早期阶段存在竞争/资源占用或注意切换,使后呈现面孔打断前者的身份水平加工;而经典模型中FRU池内抑制在短时快速序列中未能被观测到。此结果支持较串行化的 coarse-to-fine 面孔再认加工观点,对基于联结主义池内抑制的经典面孔再认模型提出修正需求。未来需检验该干扰是否具面孔特异性(对比非面孔物体)及短SOA下无插入刺激时不同图像(different-image)启动是否也消失。