基於功能磁共振成像的跨種族面孔加工神經機制的研究

《基於功能磁共振成像的跨種族面孔加工神經機制的研究》是依託北京交通大學，由劉建剛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於功能磁共振成像的跨種族面孔加工神經機制的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉建剛
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

對跨種族面孔加工機制的探討一直是認知神經科學領域的研究熱點。大量研究發現人們識別本族面孔的效率高於外族面孔。但目前對這種跨種族效應的神經機制尚不清楚。功能磁共振成像（fMRI）是一種研究腦功能的有效技術，但是目前針對跨種族面孔加工的fMRI研究由於採用的實驗設計和數據分析方法較為簡單，因而尚未對該問題形成較為系統和深入地探討。本項目利用fMRI技術，基於腦功能網路分析方法，分析跨種族面孔個體識別與種族分類的網路差異，探查面孔加工中fMRI跨種族效應產生的根源，研究跨種族面孔加工能力與大腦功能網路組織的相關性，進而完善跨種族面孔加工的腦網路模型，對跨種族面孔加工的神經機制進行較為系統地研究。本研究有望為目前的跨種族面孔加工認知模型提供功能神經影像學上的證據，進而加深對跨種族面孔加工效應機制的認識；同時本研究還能為探討面孔加工機制是否具有特異性這一熱點爭論提供重要的理論依據。

結題摘要

大量研究發現人們識別本族面孔的效率高於外族面孔。但目前對這種跨種族效應的神經機制尚不清楚。本項目基於腦功能網路分析方法，對跨種族面孔加工的神經機制進行較為系統地研究。研究內容主要包括3個方面：1、基於動態因果模型腦網路，探查跨種族面孔個體識別與種族分類的神經機制的差異；2、基於Granger因果腦網路分析，探討跨種族面孔加工的發展機制；3、利用“倒相關”實驗範式對自上而下的面孔加工神經機制進行研究。首先，我們發現面孔個體識別任務和面孔種族分類任務分別在的傳統的面孔加工腦區引起不同的激活模式。在負責面孔識別的主要腦區，即雙側“梭狀回面孔加工區”（FFA）和雙側“枕葉面孔加工區”（OFA），對於本族面孔來說，個體識別和種族分類產生相同的激活強度；而對於外族面孔來說，個體識別產生的激活強度要顯著強於種族分類。但是對於負責面孔動態特徵加工的主要腦區，即右側顳上溝（STS），激活模式卻完全相反。這一發現表明對於本族面孔的加工側重於個體識別，而對於外族面孔的加工則側重於種族分類。另外，我們發現從FFA到STS的加工通路負責面孔個體識別；而從OFA到STS的通路負責面孔種族分類。而且這兩條通路的功能連線強度成負相關的關係。這些發現表明面孔個體識別和面孔種族分類之間，在其信息傳遞模式上也存在trade-off效應。其次，我們發現隨著年齡的增加，兒童大腦皮層間的有效連線逐漸增強。更重要的是，我們發現本族和外族面孔識別時的大腦有效連線差異受到了年齡的調製。也就是說，異族效應的神經機制也經歷了兒童期的長期發展。第三，我們發現在所有傳統的面孔加工腦區中，只有右側FFA對面孔的虛幻加工具有特異性反應。同時我們提取了面孔虛幻加工下的神經網路。該網路包括前額葉高級認知皮層和視覺皮層的部分腦區。這些發現表明位於前額葉的高級認知腦區可能發出自上而下的信號提高視覺皮層面孔反應區的敏感性，因而使人們對外界視覺刺激的感知受到期望的影響而偏向面孔。