Hoci tento obrázok pozostáva len z neurčitých škvŕn, zdá sa, že ľudský mozog je „pevne nastavený“ na to, aby na ňom našiel ľudskú tvár.
Vnímanie tváre je proces, ktorým mozog a myseľ chápu a interpretujú tvár, najmä ľudskú tvár.
Tvár je dôležitým miestom na identifikáciu druhých a sprostredkúva významné sociálne informácie. Pravdepodobne kvôli dôležitosti jej úlohy v sociálnej interakcii je známe, že psychologické procesy, ktoré sa podieľajú na vnímaní tváre, sú prítomné od narodenia, sú komplexné, zahŕňajú veľké a široko rozmiestnené oblasti v mozgu a môžu byť selektívne poškodené, čo spôsobuje špecifickú poruchu chápania tváre známu ako prozopagnózia.
Od narodenia majú dojčatá rudimentárne schopnosti spracovania tváre. Už dvojdňové deti sú schopné napodobňovať výrazy tváre dospelých, pričom si dokážu všímať detaily, ako je tvar úst a očí, a pohybovať vlastnými svalmi tak, aby sa na ich tvári vytvorili podobné vzory. Napriek tejto schopnosti si však novorodenci ešte neuvedomujú emocionálny obsah zakódovaný vo výraze tváre. Päťmesačné deti, keď sa im predloží obraz osoby so strachom a osoby so šťastným výrazom, venujú obom rovnakú pozornosť a vykazujú podobné potenciály súvisiace s udalosťami. Keď sa sedemmesačné deti podrobia rovnakému spracovaniu, sústredia sa viac na tvár, ktorá vyvoláva strach, a ich potenciál súvisiaci s udalosťami pre vystrašenú tvár vykazuje silnejšiu počiatočnú negatívnu centrálnu zložku ako šťastná tvár. Tento výsledok poukazuje na zvýšenú pozornosť a kognitívne zameranie na strach, ktoré odráža ohrozujúco-salientnú povahu tejto emócie. Okrem toho sa negatívne centrálne komponenty dojčiat nelíšili pri nových tvárach, ktoré sa líšili intenzitou emocionálneho výrazu, ale zobrazovali rovnakú emóciu ako tvár, na ktorú boli zvyknuté, ale boli silnejšie pri tvárach s rôznymi emóciami, čo ukazuje, že sedemmesačné deti považujú šťastné a smutné tváre za odlišné emocionálne kategórie.
Rozpoznávanie tvárí je dôležitý neurologický mechanizmus, ktorý človek využíva každý deň. Jeffrey a Rhodes uviedli, že tváre „sprostredkúvajú množstvo informácií, ktoré využívame na riadenie našich sociálnych interakcií“. Napríklad emócie zohrávajú veľkú úlohu v našich sociálnych interakciách. Vnímanie pozitívnej alebo negatívnej emócie na tvári ovplyvňuje spôsob, akým jedinec vníma a spracováva túto tvár. Tvár, ktorá je vnímaná ako tvár s negatívnou emóciou, je spracovaná menej holisticky ako tvár s pozitívnou emóciou. Schopnosť rozpoznávania tváre je zjavná už v ranom detstve. Do piatich rokov sú prítomné neurologické mechanizmy zodpovedné za rozpoznávanie tváre. Výskum ukazuje, že spôsob, akým deti spracovávajú tváre, je podobný ako u dospelých, avšak dospelí spracovávajú tváre efektívnejšie. Dôvodom môže byť zlepšenie pamäte a kognitívnych funkcií, ku ktorému dochádza s vekom.
Dojčatá sú schopné chápať výrazy tváre ako sociálne signály vyjadrujúce pocity iných ľudí ešte pred dovŕšením jedného roka života. V siedmich mesiacoch je pri spracovaní tváre relevantný objekt zjavnej emocionálnej reakcie pozorovanej tváre. Dojčatá v tomto veku vykazujú väčšie negatívne centrálne komponenty na nahnevané tváre, ktoré sa pozerajú priamo na ne, ako inde, hoci smer pohľadu bojazlivých tvárí nevytvára žiadny rozdiel. Okrem toho dve zložky ERP v zadnej časti mozgu sú rozdielne vzbudené dvoma testovanými negatívnymi výrazmi. Tieto výsledky naznačujú, že dojčatá v tomto veku dokážu aspoň čiastočne pochopiť vyššiu úroveň ohrozenia z hnevu namiereného na ne v porovnaní s hnevom namiereným inde. Najmenej vo veku siedmich mesiacov sú dojčatá schopné používať aj výrazy tváre iných na pochopenie ich správania. Sedemmesačné deti sa budú pozerať na náznaky tváre, aby pochopili motívy iných ľudí v nejednoznačných situáciách, ako ukázala štúdia, v ktorej dlhšie sledovali tvár experimentátorky, ak im vzala hračku a zachovala neutrálny výraz, ako keď mala šťastný výraz. Záujem o sociálny svet sa zvyšuje interakciou s fyzickým prostredím. Tréning trojmesačných dojčiat, aby siahali na predmety pomocou „lepivých rukavičiek“ so suchým zipsom, zvyšuje množstvo pozornosti, ktorú venujú tváram v porovnaní s pasívnym premiestňovaním predmetov cez ruky a netrénovanými kontrolnými skupinami.
V súlade s predstavou, že sedemmesačné deti majú kategorické chápanie emócií, sú tiež schopné spájať emocionálne prozódie s príslušnými výrazmi tváre. Keď sa im zobrazí veselá alebo nahnevaná tvár, po ktorej krátko nasleduje emocionálne neutrálne slovo prečítané veselým alebo nahnevaným tónom, ich ERP sa riadi rôznymi vzorcami. Šťastné tváre nasledované nahnevanými hlasovými tónmi vyvolávajú väčšie zmeny ako druhá inkongruentná dvojica, zatiaľ čo medzi šťastnými a nahnevanými kongruentnými dvojicami nebol takýto rozdiel, pričom väčšia reakcia znamená, že dojčatá majú väčšie očakávania šťastného hlasového tónu po zhliadnutí šťastnej tváre ako nahnevaného tónu po nahnevanej tvári. Vzhľadom na relatívnu nehybnosť dojčiat, a teda ich menšiu schopnosť vyvolať negatívne reakcie rodičov, tento výsledok naznačuje, že pri budovaní porozumenia výrazu tváre zohráva úlohu skúsenosť.
Viaceré ďalšie štúdie naznačujú, že raná percepčná skúsenosť je rozhodujúca pre rozvoj schopností charakteristických pre vizuálne vnímanie dospelých, vrátane schopnosti identifikovať známe osoby a rozpoznať a pochopiť výrazy tváre. Zdá sa, že schopnosť rozlišovať tváre, podobne ako jazyk, má v ranom veku široký potenciál, ktorý sa zužuje na druhy tvárí, s ktorými sa v ranom veku stretávame. Dojčatá dokážu rozoznať tváre makakov vo veku šiestich mesiacov, ale bez ďalšieho vystavenia ich nedokážu rozoznať vo veku deviatich mesiacov. Ak sa deväťmesačným deťom počas tohto trojmesačného obdobia ukazovali fotografie makakov, získali schopnosť spoľahlivo rozlišovať medzi neznámymi tvárami makakov.
Nervové substráty vnímania tváre u dojčiat sú pravdepodobne podobné ako u dospelých, ale limity zobrazovacej technológie, ktoré je možné použiť u dojčiat, v súčasnosti bránia veľmi špecifickej lokalizácii funkcie, ako aj špecifickým informáciám z podkorových oblastí, ako je amygdala, ktorá je aktívna pri vnímaní výrazu tváre u dospelých. V štúdii na zdravých dospelých sa ukázalo, že tváre sa pravdepodobne čiastočne spracúvajú prostredníctvom retinotektálnej (podkôrovej) dráhy.
Keď sú však dojčatá vystavené tváram, aktivita je v blízkosti fusiformného gyrusu, ako aj v okcipitálnych oblastiach, a mení sa v závislosti od faktorov vrátane výrazu tváre a smeru pohľadu očí.
Tento model (ktorý vyvinuli psychológovia Vicki Bruce a Andrew Young) tvrdí, že vnímanie tváre môže zahŕňať niekoľko nezávislých čiastkových procesov, ktoré pracujú v súčinnosti.
Štúdium prozopagnózie (porucha rozpoznávania tvárí, ktorá je zvyčajne spôsobená poranením mozgu) bolo obzvlášť užitočné pre pochopenie toho, ako môže fungovať normálne vnímanie tváre. Jedinci s prozopagnóziou sa môžu líšiť v schopnostiach chápať tváre a práve skúmanie týchto rozdielov naznačilo, že niekoľko teórií o štádiu môže byť správnych.
Vnímanie tváre je schopnosť, ktorá zahŕňa mnoho oblastí mozgu; ukázalo sa však, že niektoré oblasti sú obzvlášť dôležité. Zobrazovacie štúdie mozgu zvyčajne ukazujú veľkú aktivitu v oblasti spánkového laloku známej ako fusiformný gyrus, ktorá je tiež známa tým, že pri poškodení spôsobuje prozopagnózu (najmä ak k poškodeniu dôjde na oboch stranách). Tieto dôkazy viedli k osobitnému záujmu o túto oblasť a niekedy sa z tohto dôvodu označuje ako fusiformná oblasť tváre.
Neuroanatómia spracovania tváre
Pri vnímaní tváre zohráva úlohu niekoľko častí mozgu. Rossion, Hanseeuw a Dricot použili mapovanie BOLD fMRI na identifikáciu aktivácie v mozgu, keď subjekty sledovali autá aj tváre. Väčšina štúdií BOLD fMRI využíva kontrast závislý od hladiny kyslíka v krvi (BOLD) na určenie, ktoré oblasti mozgu sa aktivujú pri rôznych kognitívnych funkciách. Zistili, že pri kontrastovaní tvárí z áut zohráva úlohu okcipitálna oblasť tváre, ktorá sa nachádza v zátylkovom laloku, fusiformná oblasť tváre, horná spánková ryha, amygdala a predná/spodná kôra spánkového laloku, pričom počiatočné vnímanie tvárí sa začalo vo fusiformnej oblasti tváre a v okcipitálnej oblasti tváre. Celá táto oblasť sa spája a vytvára sieť, ktorá pôsobí na rozlišovanie tvárí. Spracovanie tvárí v mozgu je známe ako vnímanie „súčtu častí“. Najprv sa však musia spracovať jednotlivé časti tváre, aby sa dali všetky časti dokopy. V ranom štádiu spracovania prispieva k vnímaniu tváre okcipitálna oblasť tváre tým, že rozpoznáva oči, nos a ústa ako jednotlivé časti. Okrem toho Arcurio, Gold a James použili mapovanie BOLD fMRI na určenie vzorcov aktivácie v mozgu, keď boli časti tváre prezentované v kombinácii a keď boli prezentované jednotlivo. Okcipitálna oblasť tváre sa aktivuje pri vizuálnom vnímaní jednotlivých prvkov tváre, napríklad nosa a úst, a uprednostňuje kombináciu dvoch očí pred inými kombináciami. Tento výskum potvrdzuje, že okcipitálna oblasť tváre rozpoznáva časti tváre v počiatočných fázach rozpoznávania. Naopak, fusiformná oblasť tváre nevykazuje preferenciu jednotlivých znakov, pretože fusiformná oblasť tváre je zodpovedná za „holistické/konfiguračné“ informácie, čo znamená, že pri neskoršom spracovaní dáva dokopy všetky spracované časti tváre. Túto teóriu podporuje práca Golda a kol., ktorí zistili, že bez ohľadu na orientáciu tváre na subjekty pôsobí konfigurácia jednotlivých tvárových čŕt. Subjekty boli ovplyvnené aj kódovaním vzťahov medzi týmito znakmi. Z toho vyplýva, že spracovanie sa uskutočňuje sumarizáciou častí v neskorších fázach rozpoznávania.
Vnímanie tváre má dobre identifikované neuroanatomické koreláty v mozgu. Počas vnímania tvárí dochádza k významnej aktivácii v extrastriátnych oblastiach obojstranne, najmä vo fusiformnej oblasti tváre (FFA), okcipitálnej oblasti tváre (OFA) a v hornom temporálnom sulku (fSTS).
FFA sa nachádza v laterálnom fusiformnom gyri. Predpokladá sa, že táto oblasť sa podieľa na holistickom spracovaní tváre a je citlivá na prítomnosť častí tváre, ako aj na konfiguráciu týchto častí. FFA je tiež potrebná na úspešnú detekciu a identifikáciu tváre. Potvrdzuje to aktivácia fMRI a štúdie o prospagnózii, ktorá zahŕňa lézie vo FFA.
OFA sa nachádza v dolnom okcipitálnom gyri. Podobne ako FFA, aj táto oblasť je aktívna počas úspešnej detekcie a identifikácie tváre, čo potvrdzuje aj aktivácia fMRI. OFA je zapojená a potrebná pri analýze častí tváre, ale nie pri rozmiestnení alebo konfigurácii častí tváre. To naznačuje, že OFA môže byť zapojená do kroku spracovania tváre, ktorý sa vyskytuje pred spracovaním FFA.
FSTS sa podieľa na rozpoznávaní častí tváre a nie je citlivý na konfiguráciu týchto častí. Predpokladá sa, že táto oblasť sa podieľa aj na vnímaní pohľadu. FSTS preukázala zvýšenú aktiváciu pri sledovaní smeru pohľadu.
Bilaterálna aktivácia sa zvyčajne prejavuje vo všetkých týchto špecializovaných oblastiach tváre. Niektoré štúdie však uvádzajú zvýšenú aktiváciu na jednej strane oproti druhej. Napríklad McCarthy (1997) ukázal, že pravý fusiformný gyrus je dôležitejší pre spracovanie tváre v komplexných situáciách.
Gorno-Tempini a Price ukázali, že fusiformné gyry sú prednostne citlivé na tváre, zatiaľ čo parahipokampálne/lingválne gyry sú citlivé na budovy.
Je dôležité poznamenať, že hoci niektoré oblasti reagujú na tváre selektívne, spracovanie tváre zahŕňa mnoho neurónových sietí. Tieto siete zahŕňajú aj systémy vizuálneho a emocionálneho spracovania. Výskum spracovania emócií tváre ukázal, že v ňom pôsobia aj niektoré z ďalších funkcií. Pri pohľade na tváre zobrazujúce emócie (najmä tie s výrazom strachu) v porovnaní s neutrálnymi tvárami je zvýšená aktivita v pravom fusiformnom gyri. Táto zvýšená aktivita koreluje aj so zvýšenou aktivitou amygdaly v tých istých situáciách. Účinky spracovania emócií pozorované vo fusiformnom gyri sú znížené u pacientov s léziou amygdaly. To dokazuje možné prepojenie medzi amygdalou a oblasťami spracovania tváre.
Ďalším aspektom, ktorý ovplyvňuje aktiváciu fusiformného gyrusu aj amygdaly, je známosť tvárí. Existencia viacerých oblastí, ktoré môžu byť aktivované podobnými zložkami tváre, naznačuje, že spracovanie tváre je komplexný proces.
Ishai a jeho kolegovia navrhli hypotézu topológie formy objektu, ktorá predpokladá, že existuje topologická organizácia nervových substrátov pre spracovanie objektov a tváre. Gauthier však nesúhlasí a navrhuje, že modely špecifické pre kategóriu a procesnú mapu by mohli vyhovovať väčšine ostatných navrhovaných modelov pre neurálne podklady spracovania tváre.
Väčšina neuroanatomických substrátov pre spracovanie tváre je perfundovaná strednou mozgovou tepnou (MCA). Preto sa spracovanie tváre skúmalo pomocou meraní strednej rýchlosti mozgového prietoku krvi v stredných mozgových tepnách obojstranne. Počas úloh rozpoznávania tváre sa pozorovali väčšie zmeny v pravej strednej mozgovej tepne (RMCA) ako v ľavej (LMCA). Ukázalo sa, že muži boli počas úloh spracovania tváre lateralizovaní vpravo a ženy vľavo.
Tak ako pamäť a kognitívne funkcie oddeľujú schopnosť detí a dospelých rozpoznávať tváre, aj známosť tváre môže zohrávať úlohu pri vnímaní tvárí. Zheng, Mondloch a Segalowitz zaznamenávali v mozgu potenciály súvisiace s udalosťami, aby určili čas rozpoznávania tvárí v mozgu. Výsledky štúdie ukázali, že známe tváre sú indikované a rozpoznávané silnejšou N250, špecifickou vlnovou odozvou, ktorá zohráva úlohu pri vizuálnej pamäti tvárí. Podobne Moulson a kol. zistili, že všetky tváre vyvolávajú v mozgu odpoveď N170.
Hemisférické asymetrie v schopnosti spracovania tváre
Mechanizmy, ktoré sú základom rozdielov v spracovaní tváre v závislosti od pohlavia, neboli podrobne preskúmané.
Štúdie využívajúce elektrofyziologické techniky preukázali rozdiely medzi pohlaviami počas úlohy rozpoznávania tváre (FRM) a úlohy identifikácie afektov tváre (FAIT). Muži pri spracovaní tvárí a tvárových afektov používali pravú, zatiaľ čo ženy ľavú hemisféru nervového aktivačného systému. Okrem toho sa pri vnímaní tváre nezistila súvislosť s odhadovanou inteligenciou, čo naznačuje, že výkon v rozpoznávaní tvárí u žien nesúvisí s viacerými základnými kognitívnymi procesmi. Rozdiely súvisiace s pohlavím môžu naznačovať úlohu pohlavných hormónov. U žien môže existovať variabilita pre psychologické funkcie súvisiaca s rozdielmi v hormonálnych hladinách počas rôznych fáz menštruačného cyklu.
Údaje získané v norme a v patológii potvrdzujú asymetrické spracovanie tváre. Gorno-Tempini a ďalší v roku 2001 naznačili, že ľavá dolná frontálna kôra a bilaterálne okcipitotemporálne spojenie reagujú rovnako na všetky podmienky tváre. Niektorí neurológovia tvrdia, že ľavá dolná frontálna kôra (Brodmannova oblasť 47) aj okcipitotemporálne spojenie sa podieľajú na pamäti tváre. Pravý dolný spánkový/fúzny gyrus reaguje selektívne na tváre, ale nie na netváre. Pravý temporálny pól sa aktivuje počas rozlišovania známych tvárí a scén od neznámych. Pravá asymetria v strednom spánkovom laloku pre tváre sa preukázala aj pomocou 133-xenónového merania prietoku krvi mozgom (CBF). Iní výskumníci pozorovali pravostrannú lateralizáciu pre rozpoznávanie tvárí v predchádzajúcich elektrofyziologických a zobrazovacích štúdiách.
Dôsledkom pozorovania asymetrie pri vnímaní tváre by bolo, že by sa uplatňovali rôzne hemisférické stratégie. Pravá hemisféra by mala používať holistickú stratégiu a ľavá analytickú stratégiu. V roku 2007 Philip Njemanze pomocou novej techniky funkčného transkraniálneho dopplera (fTCD) s názvom funkčná transkraniálna dopplerovská spektroskopia (fTCDS) preukázal, že muži sú pri vnímaní objektov a tváre lateralizovaní vpravo, zatiaľ čo ženy sú pri úlohách týkajúcich sa tváre lateralizované vľavo, ale pri vnímaní objektov vykazujú tendenciu k lateralizácii vpravo alebo žiadnu lateralizáciu. Njemanze preukázal pomocou fTCDS sumáciu odpovedí súvisiacich s komplexnosťou podnetov na tvár, čo možno predpokladať ako dôkaz topologickej organizácie týchto kortikálnych oblastí u mužov. Môže to naznačovať, že tá sa rozširuje z oblasti zapojenej do vnímania objektov na oveľa väčšiu oblasť zapojenú do vnímania tváre.
To sa zhoduje s hypotézou topológie formy objektu, ktorú navrhol Ishai a jeho kolegovia v roku 1999. Súvislosť vnímania objektov a tvárí však bola založená na procese a zdá sa, že súvisí s ich spoločnou holistickou stratégiou spracovania v pravej hemisfére. Navyše, keď sa tým istým mužom prezentovala paradigma tváre vyžadujúca analytické spracovanie, aktivovala sa ľavá hemisféra. To súhlasí s návrhom, ktorý vyslovil Gauthier v roku 2000, že extrastriátna kôra obsahuje oblasti, ktoré sú najvhodnejšie na rôzne výpočty, a opísal ho ako model procesnej mapy. Navrhované modely sa teda navzájom nevylučujú, čo podčiarkuje skutočnosť, že spracovanie tváre neukladá mozgu žiadne nové obmedzenia okrem tých, ktoré sa používajú pri iných podnetoch.
Možno navrhnúť, že každý podnet bol zmapovaný podľa kategórie na tvárový alebo netvárový a podľa procesu na holistický alebo analytický. Preto bol zavedený jednotný systém mapovania procesov podľa kategórií buď pre pravý, alebo ľavý kognitívny štýl. Njemanze v roku 2007 dospel k záveru, že pri vnímaní tváre muži používali systém mapovania procesov špecifických pre kategóriu pre pravý kognitívny štýl, ale ženy používali rovnaký pre ľavý.
Slovné zatienenie a identifikácia tváre
Štúdia Wickhama a Swifta sa zaoberá úlohou, ktorú môže zohrávať artikulačné potlačenie na verbálne zatienenie a identifikáciu tváre. Slovné zatienenie je jav, pri ktorom slovné opisovanie tváre medzi prezentáciou a testom môže zhoršiť identifikáciu tváre (Schooler & Engstler-Schooler, 1990). Cieľom tejto štúdie bolo zistiť, aké dôležité je slovné kódovanie pre rozpoznávanie tváre a tiež ako interaguje so slovným zatienením pomocou artikulačného potlačenia, aby sa jedinec musel spoliehať na svoj vizuálny kód namiesto fonologického kódu. Účastníci boli požiadaní, aby vykonali postup, ktorý zahŕňal pozorné štúdium tváre počas piatich sekúnd. Počas týchto piatich sekúnd opakovali slovo „the“. Potom dostali účastníci buď jednu minútu na to, aby si zapísali opis tváre, ktorú práve videli, alebo dostali krížovku, ktorú mali vyplniť, aby odpútali ich pozornosť. Potom sa účastníkom ukázalo desať tvárí, z ktorých bolo deväť tvárí veľmi podobných a jedna tvár, ktorá sa považovala za cieľovú alebo tú, ktorú práve študovali. Tento postup sa opakoval dvanásťkrát pre každého účastníka.
Vedci zo svojej štúdie vyvodili niekoľko zaujímavých záverov. Po prvé, zistili, že „artikulačné potlačenie výrazne znížilo identifikačné skóre účastníkov bez opisu, ale nie účastníkov s opisom“. To znamená, že artikulačné potlačenie má vplyv na identifikáciu tváre v tom zmysle, že zhoršuje schopnosť rozpoznať tvár. Zaujímavé je aj to, že v tejto štúdii sa zistilo, že keď účastníci používali artikulačné potlačenie, efekt slovného zatienenia sa neprejavil. Zdá sa, že to naznačuje, že kódovanie tvárí a efekt verbálneho zatienenia pochádza z problému s verbálnym kódom, nie s vizuálnym kódom. Keďže prítomnosť tejto rušivej slabiky nebránila schopnosti jednotlivca rozpoznať tvár viac ako jej opis, nešlo by o problém s narušením toho, čo účastníci kódovali vizuálne, ale o verbálne aspekty, ktoré rušia a vytvárajú efekt verbálneho zatienenia.
Z týchto štúdií vyplýva, ako sa tieto informácie dajú využiť v každodennom živote na pochopenie a zlepšenie pamäti. Ako už bolo uvedené, štúdie ukázali, že informácie sa najlepšie kódujú, keď do ich nácviku nezasahujú žiadne zvukové informácie. To by mohlo byť užitočné pre študentov, ktorí pri štúdiu radi počúvajú hudbu, alebo pre každého, kto sa snaží zakódovať informácie. Druhá štúdia naznačuje, že schopnosť simultánne interpretovať jazyk by mohla jednotlivcom umožniť obísť účinky artikulačného potlačenia. Možno by vedci mohli preskúmať, či im v tom pomáha viacjazyčnosť alebo či existuje nejaký mozgový proces, ktorý im uľahčuje kódovanie informácií do pamäti, a teda učenie sa viacerých jazykov a následnú ľahkú interpretáciu medzi nimi. Napokon, štúdia týkajúca sa rozpoznávania a identifikácie tváre posilňuje názor, že artikulačné potlačenie zasahuje do schopnosti jednotlivca kódovať informácie.
Mnohí ľudia vidia na tomto satelitnom zábere oblasti Cydonia na Marse „tvár“ vďaka ľudskej schopnosti vnímať tváre aj v neživých objektoch, čo je jav známy ako pareidólia.
Kognitívni neurológovia Isabel Gauthierová a Michael Tarr patria k hlavným zástancom názoru, že rozpoznávanie tváre zahŕňa expertné rozlišovanie podobných objektov (pozri Percepčná expertná sieť). Iní vedci, najmä Nancy Kanwisherová a jej kolegovia, tvrdia, že rozpoznávanie tváre zahŕňa procesy, ktoré sú špecifické pre tvár a ktoré sa nerekrutujú pri expertnej diskriminácii iných tried objektov (pozri doménová špecifickosť).
Gauthierove štúdie ukázali, že oblasť mozgu známa ako fusiformný gyrus (niekedy nazývaná „fusiformná oblasť tváre“, pretože je aktívna pri rozpoznávaní tváre) je aktívna aj vtedy, keď sú účastníci štúdie požiadaní, aby rozlišovali medzi rôznymi typmi vtákov a áut, a dokonca aj vtedy, keď sa účastníci stanú expertmi na rozlišovanie počítačom generovaných nezmyselných tvarov známych ako greebles. To naznačuje, že fusiformný gyrus môže mať všeobecnú úlohu pri rozpoznávaní podobných vizuálnych objektov. Yaoda Xu, v tom čase doktorandka Nancy Kanwisherovej, zopakovala štúdiu expertízy áut a vtákov s použitím vylepšeného dizajnu fMRI, ktorý bol menej náchylný na účty pozornosti.
Aktivita, ktorú Gauthier zistil pri pozorovaní objektov, ktoré nie sú tvárami, nebola taká silná ako pri pozorovaní tvárí, čo však môže byť spôsobené tým, že máme oveľa viac skúseností s tvárami ako s väčšinou iných objektov. Okrem toho nie všetky zistenia tohto výskumu sa podarilo zopakovať, napríklad iné výskumné skupiny, ktoré použili iné výskumné plány, zistili, že fusiformný gyrus je špecifický pre tváre a iné blízke oblasti sa zaoberajú objektmi, ktoré nie sú tvárami.
Tieto neúspechy pri replikácii je však ťažké interpretovať, pretože štúdie sa líšia v príliš mnohých aspektoch metódy. Tvrdí sa, že niektoré štúdie testujú expertov s objektmi, ktoré sú mierne mimo ich domény odbornosti. Presnejšie povedané, zlyhania pri replikácii sú nulové efekty a môžu sa vyskytnúť z mnohých rôznych dôvodov. Naopak, každá replikácia dodáva konkrétnemu argumentu veľkú váhu. Pokiaľ ide o „tvárové špecifické“ efekty v neurozobrazovaní, v súčasnosti existuje viacero replikácií s Greeblesom, s vtákmi a autami a dve nepublikované štúdie so šachovými expertmi.
Hoci sa niekedy zistí, že odbornosť využíva FFA (napr. ako predpokladá zástanca tohto názoru v predchádzajúcom odseku), častejším a menej kontroverzným zistením je, že odbornosť vedie k fokálnej kategoriálnej selektivite vo fusiformnom gyri – vzor podobný z hľadiska predošlých faktorov a nervovej špecifickosti, aký sa pozoruje pri tvárach. Zostáva preto otvorenou otázkou, či rozpoznávanie tvárí a rozpoznávanie objektov na úrovni experta využíva podobné nervové mechanizmy v rôznych subregiónoch fusiformného gyra, alebo či tieto dve oblasti doslova zdieľajú rovnaké nervové substráty. Okrem toho prinajmenšom jedna štúdia tvrdí, že otázka, či sa oblasti predurčené na expertízu prekrývajú s oblasťami FFA, je nezmyselná, pretože viaceré merania FFA v rámci jednej osoby sa často navzájom neprekrývajú viac ako merania FFA a oblastí predurčených na expertízu. Početné štúdie ich zároveň nedokázali úplne replikovať [potrebná citácia] Napríklad štyri publikované štúdie fMRI si kládli otázku, či má odbornosť nejakú špecifickú súvislosť najmä s FFA, a to tak, že testovali účinky odbornosti vo FFA, ako aj v blízkej, ale nie tvárovo selektívnej oblasti nazývanej LOC (Rhodes a kol., JOCN 2004; Op de Beeck a kol., JN 2006; Moore a kol., JN 2006; Yue a kol. VR 2006). Vo všetkých štyroch štúdiách sú účinky expertízy výrazne silnejšie v LOC ako vo FFA, a skutočne účinky expertízy boli v dvoch štúdiách len hranične významné vo FFA, zatiaľ čo v LOC boli účinky robustné a významné vo všetkých štyroch štúdiách [potrebná citácia].
Preto stále nie je jasné, v akých situáciách sa fusiformný gyrus aktivuje, hoci je isté, že rozpoznávanie tváre sa na túto oblasť veľmi spolieha a jej poškodenie môže viesť k vážnemu zhoršeniu rozpoznávania tváre.
Rozdiely v rozpoznávaní tvárí vlastnej a cudzej rasy a vo vnímaní diskriminácie boli prvýkrát skúmané v roku 1914 Ľudia majú tendenciu vnímať ľudí iných rás, ako je ich vlastná, ako všetkých, ktorí vyzerajú rovnako:
Ak sú ostatné veci rovnaké, jednotlivci danej rasy sa od seba navzájom odlišujú úmerne k našej známosti, k nášmu kontaktu s rasou ako celkom. Teda pre nezasväteného Američana vyzerajú všetci Aziati rovnako, zatiaľ čo pre Aziatov vyzerajú všetci belosi rovnako.
Tento jav je známy ako efekt kríženia rás, efekt vlastnej rasy, efekt inej rasy, predsudok vlastnej rasy alebo deficit rozpoznávania medzirasových tvárí. Tento efekt sa v mozgu objavuje už v priebehu 170 ms pri reakcii mozgu na tváre N170.
Metaanalýza, Mullen[cit. podľa potreby] našla dôkazy, že efekt inej rasy je väčší medzi bielymi subjektmi ako medzi afroamerickými subjektmi, zatiaľ čo Brigham a Williamson (1979, cit. podľa Shepherd, 1981) získali opačný vzorec. Shepherd tiež preskúmal štúdie, ktoré zistili hlavný efekt pre rasu efface ako v tomto prípade
v iných štúdiách sa nezistil žiadny rozdiel a v ďalších štúdiách bol lepší výkon na tvárach Afroameričanov. Celkovo Shepherd uvádza spoľahlivú pozitívnu koreláciu medzi veľkosťou účinku cieľovej rasy (indexovanou rozdielom v podiele správnych výsledkov na tvárach rovnakej a inej rasy) a vlastným hodnotením množstva interakcií s príslušníkmi inej rasy, r(30) = ,57, p < ,01. Táto korelácia je prinajmenšom čiastočne artefaktom skutočnosti, že afroamerické subjekty, ktoré dosahovali rovnako dobré výsledky pri tvárach oboch rás, takmer vždy odpovedali najvyšším možným sebahodnotením množstva interakcie s osobami bielej rasy (M = 4,75), zatiaľ čo ich biele náprotivky vykazovali efekt inej rasy a zároveň uvádzali menej interakcie s osobami inej rasy (M = 2,13); rozdiel v hodnoteniach bol spoľahlivý, £(30) = 7,86, p < .01
Ďalšie výskumy poukazujú na dôležitosť skúseností s inou rasou pri spracovaní tváre vlastnej a inej rasy (O’Toole et al., 1991; Slone et al., 2000; Walker & Tanaka, 2003). Walker a jeho kolegovia v sérii štúdií ukázali vzťah medzi množstvom a typom kontaktu s inou rasou a schopnosťou percepčne rozlišovať tváre inej rasy (Walker & Tanaka, 2003; Walker & Hewstone, 2006a,b; 2007). Účastníci s väčšou skúsenosťou s inou rasou boli dôsledne presnejší pri rozlišovaní tvárí inej rasy ako účastníci s menšou skúsenosťou s inou rasou.
Okrem kontaktu s inou rasou existuje predpoklad, že efekt vlastnej rasy súvisí so zvýšenou schopnosťou extrahovať informácie o priestorových vzťahoch medzi rôznymi znakmi. Richard Ferraro píše, že rozpoznávanie tváre je príkladom neuropsychologického merania, ktoré možno použiť na posúdenie kognitívnych schopností, ktoré sú významné v rámci afroamerickej kultúry. Daniel T. Levin píše, že k deficitu dochádza preto, lebo ľudia pri rozpoznávaní tvárí iných rás kladú dôraz na vizuálne informácie špecifikujúce rasu na úkor individualizačných informácií. 80 Ďalší výskum s využitím percepčných úloh by mohol objasniť špecifické kognitívne procesy, ktoré sa podieľajú na efekte inej rasy. Na otázku, či sa dá efekt vlastnej rasy prekonať, nepriamo odpovedali už Ekman & Friesen v roku 1976 a Ducci, Arcuri, Georgis & Sineshaw v roku 1982. Pozorovali, že ľudia z Novej Guiney a Etiópie, ktorí boli predtým v kontakte s belochmi, mali výrazne lepšiu mieru emocionálneho rozpoznávania.
Štúdie na dospelých tiež preukázali rozdiely medzi pohlaviami v rozpoznávaní tváre. Muži majú tendenciu rozpoznávať menej tvárí žien ako ženy, zatiaľ čo v prípade mužských tvárí rozdiely medzi pohlaviami neexistujú [81].
U jedincov s poruchou autistického spektra
Porucha autistického spektra (PAS) je komplexná nervová vývojová porucha, ktorá spôsobuje mnohé deficity vrátane sociálnych, komunikačných[82] a percepčných deficitov[83].[84] Osobitne zaujímavé je, že jedinci s autizmom vykazujú ťažkosti v rôznych aspektoch vnímania tváre vrátane rozpoznávania tvárovej identity a rozpoznávania emocionálnych výrazov[85].[86] Predpokladá sa, že tieto deficity sú výsledkom abnormalít vyskytujúcich sa v skorých aj neskorých fázach spracovania tváre[87].
Ľudia s poruchou autizmu spracúvajú tvárové aj netvárové podnety s rovnakou rýchlosťou[86][87].[88] U typicky sa vyvíjajúcich jedincov je preferované spracovanie tváre, čo má za následok vyššiu rýchlosť spracovania v porovnaní s netvárovými podnetmi.Títo jedinci pri vnímaní tváre využívajú predovšetkým holistické spracovanie[89][90].[91] Naopak, jedinci s poruchou autizmu využívajú spracovanie na základe častí alebo spracovanie zdola nahor, pričom sa zameriavajú skôr na jednotlivé črty ako na tvár ako celok.[88][89] Pri zameraní sa na jednotlivé časti tváre smerujú osoby s poruchou autistického spektra svoj pohľad predovšetkým na dolnú polovicu tváre, konkrétne na ústa, čím sa líšia od pohľadu vyškolených očí typicky sa vyvíjajúcich osôb [88][89][90][91][92] Pri tejto odchýlke od celostného spracovania tváre sa nevyužívajú prototypy tváre, čo sú šablóny uložené v pamäti, ktoré umožňujú ich ľahké vyvolanie [85][93].
Okrem toho majú jedinci s poruchou autistického spektra ťažkosti s rozpoznávacou pamäťou, konkrétne s pamäťou, ktorá pomáha identifikovať tváre. Deficit pamäte je selektívny pre tváre a nevzťahuje sa na iné objekty alebo vizuálne vstupy.[85] Niektoré dôkazy podporujú teóriu, že tieto deficity pamäte na tváre sú produktom interferencie medzi prepojeniami oblastí spracovania tvárí[85].
Atypický štýl spracovania tváre u ľudí s poruchou autizmu sa často prejavuje v obmedzenej sociálnej schopnosti v dôsledku zníženého očného kontaktu, spoločnej pozornosti, interpretácie emocionálneho výrazu a komunikačných schopností.Tieto nedostatky možno pozorovať už u 9-mesačných detí, najmä pokiaľ ide o slabý očný kontakt a ťažkosti so spoločnou pozornosťou.[86] Niektorí odborníci dokonca použili termín „vyhýbanie sa tvári“ na označenie javu, keď sa dojčatá, u ktorých sa neskôr diagnostikuje porucha autizmu, prednostne venujú objektom, ktoré nie sú tvárami, pred tvárami.[82] Okrem toho niektorí navrhli, že preukázaná porucha schopnosti detí s poruchou autizmu zachytiť emocionálny obsah tváre nie je odrazom neschopnosti spracovať emocionálne informácie, ale skôr výsledkom všeobecnej nevšímavosti k výrazu tváre.[82] Obmedzenia týchto procesov, ktoré sú nevyhnutné pre rozvoj komunikačných a sociálno-kognitívnych schopností, sa považujú za príčinu zhoršenej sociálnej angažovanosti a reaktivity [95]. Okrem toho výskumy naznačujú, že existuje súvislosť medzi zníženými schopnosťami spracovania tváre u jedincov s poruchou autistického spektra a neskoršími deficitmi v teórii mysle; napríklad zatiaľ čo typicky sa vyvíjajúci jedinci sú schopní spájať emocionálne prejavy iných s ich činmi, jedinci s poruchou autistického spektra túto schopnosť nevykazujú v rovnakej miere [96].
O tejto príčinnej súvislosti sa však vedú spory, ktoré pripomínajú spor o sliepku alebo vajce. Iní teoretici tvrdia, že sociálne narušenie vedie skôr k problémom s vnímaním, než naopak.[88] Z tohto pohľadu biologický nedostatok sociálneho záujmu, ktorý je vlastný poruchám autizmu, brzdí rozvoj procesov rozpoznávania a vnímania tváre v dôsledku nedostatočného využitia.
Mnohé z prekážok, ktorým čelia jedinci s poruchou autistického spektra pri spracovaní tváre, môžu vyplývať z abnormalít vo fusiformnej oblasti tváre a amygdale, ktoré sa ukázali ako dôležité pri vnímaní tváre, ako bolo uvedené vyššie. Typicky má fusiformná oblasť tváre u jedincov s ASD znížený objem v porovnaní s normálne vyvinutými osobami.[97] Toto zníženie objemu sa pripisuje odchýlnej aktivite amygdaly, ktorá neoznačuje tváre ako emocionálne významné, a tým znižuje úroveň aktivácie fusiformnej oblasti tváre. Táto hypoaktivita v oblasti fusiformnej tváre sa zistila vo viacerých štúdiách[88].
Štúdie nie sú jednoznačné v tom, ktoré oblasti mozgu ľudia s poruchou autizmu používajú namiesto toho. Jedna štúdia zistila, že pri pohľade na tváre ľudia s poruchou autizmu vykazujú aktivitu v oblastiach mozgu, ktoré sú bežne aktívne pri vnímaní objektov u bežne sa vyvíjajúcich jedincov [88].
S pribúdajúcim vekom jedincov s poruchou autizmu sa skóre v behaviorálnych testoch hodnotiacich schopnosť rozpoznávania tváre a emócií zvyšuje na úroveň podobnú kontrolným skupinám [86] [98].[99] Napriek tomu je zrejmé, že mechanizmy rozpoznávania týchto jedincov sú stále atypické, hoci často účinné [100].[101] Pokiaľ ide o rozpoznávanie identity tváre, kompenzácia môže mať mnoho foriem vrátane stratégie založenej viac na vzoroch, ktorá bola prvýkrát pozorovaná v úlohách inverzie tváre.[91] Prípadne dôkazy naznačujú, že starší jedinci kompenzujú pomocou napodobňovania výrazov tváre iných a pri rozpoznávaní emócií tváre sa spoliehajú na ich motorickú spätnú väzbu tvárových svalov [99]. tieto stratégie pomáhajú prekonávať prekážky, ktorým jedinci s poruchou autistického spektra čelia pri interakcii v rámci sociálneho kontextu.
Umelé vnímanie tváre
Na vývoj softvéru, ktorý dokáže rozpoznávať ľudské tváre, bolo vynaložené veľké úsilie. Veľkú časť tejto práce vykonalo odvetvie umelej inteligencie známe ako počítačové videnie, ktoré využíva poznatky z psychológie vnímania tváre na návrh softvéru. Nedávne prelomové objavy využívajúce neinvazívnu funkčnú transkraniálnu dopplerovskú spektroskopiu, ako ukázal Njemanze, 2007, na lokalizáciu špecifických reakcií na podnety tváre viedli k zlepšeniu systémov na rozpoznávanie tváre. Nový systém využíva vstupné reakcie nazývané kortikálna dlhodobá potenciácia (CLTP) odvodené z Fourierovej analýzy strednej rýchlosti krvného toku na spustenie vyhľadávania cieľových tvárí z počítačového systému databázy tvárí [100] [101] Takýto systém poskytuje rozhranie mozog-stroj na rozpoznávanie tvárí a metóda bola označená ako kognitívna biometria.
Ďalšou zaujímavou aplikáciou je odhadovanie ľudského veku z obrázkov tváre. Obrázky tváre, ktoré sú dôležitou nápovedou pre ľudskú komunikáciu, obsahujú množstvo užitočných informácií vrátane pohlavia, výrazu, veku atď. Žiaľ, v porovnaní s inými problémami poznávania je odhadovanie veku z obrazov tváre stále veľmi náročné. Je to najmä preto, že proces starnutia ovplyvňujú nielen gény človeka, ale aj mnohé vonkajšie faktory. Fyzický stav, životný štýl atď. môžu proces starnutia urýchliť alebo spomaliť. Okrem toho, keďže proces starnutia je pomalý a má dlhé trvanie, zber dostatočného množstva údajov na trénovanie je pomerne náročná práca [102].
1Nelson, C.A. (2001) Vývoj a nervové základy rozpoznávania tváre. Vývoj dojčiat a detí, 10, 3-18.
2Bruce, V. & Young, A. (1986) Understanding face recognition (Porozumenie rozpoznávaniu tváre). The British Journal of Psychology, 77 (3), 305-327.
3Kanwisher, NG, McDermott, J, Chun, MM. (1997) The fusiform face area: a module in human extrastriate cortex specialized for face perception. Journal of Neuroscience, 17 (11), 4302-11.
4Gauthier I, Skudlarski P, Gore JC, Anderson AW. (2000) Expertise for cars and birds recruits brain areas involved in face recognition (Odbornosť na autá a vtáky verbuje mozgové oblasti zapojené do rozpoznávania tvárí). Nature Neuroscience, 3 (2), 191-7.
5Gauthier I, Tarr MJ, Anderson AW, Skudlarski P, Gore JC. (1999) Aktivácia strednej fusiformnej „oblasti tváre“ sa zvyšuje s odbornosťou v rozpoznávaní nových objektov. Nature Neuroscience, 2 (6), 568-73.
6Grill-Spector K, Knouf N, Kanwisher N. (2004) Fusiform face area subserves face perception, not generic within-category identification. Nature Neuroscience, 7 (5), 555-62.
7Xu, Y. (2005). Revisiting the role of the fusiform and occipital face areas in visual expertise (Prehodnotenie úlohy fusiformnej a okcipitálnej oblasti tváre vo vizuálnej expertíze). Cerebral Cortex, 185, 1234-1242.
8Kargopoulos, P., Bablekou, Z., Gonida, E., & Kiosseoglou, G. (2003) Účinky prezentácie tváre a mena na pamäť pre súvisiace slovné deskriptory. The American Journal of Psychology, 116 (3), 415-430.
Ahrens, S.R. (1954) Beitrage zur Entwicklung des Physiognomie and Mimikerkennes {Príspevky k vývoju rozpoznávania fyziognómie a mimiky], Zeitschrift fur Experimentelle and Angewandre Psychologie 2: 412-54.