Wrzecionowata powierzchnia twarzy - Fusiform face area

Wrzecionowaty obszar twarzy
Constudproc - gorszy widok.png
Ludzki mózg, widok z dołu. Wrzecionowaty obszar twarzy pokazany w kolorze jasnoniebieskim.
Wrzecionowate rozpoznawanie twarzy w obszarze twarzy.jpg
Wspomagane komputerowo fMRI skanowanie osoby, który został poproszony, aby spojrzeć na twarze. Obraz pokazuje zwiększony przepływ krwi w korze mózgowej, która rozpoznaje twarze (FFA).
Terminologia anatomiczna

Obszar wrzecionowaty twarz ( FFA , czyli wrzecionowate obszar twarzy) to część ludzkiego układu wzrokowego (jednocześnie aktywowane w osób niewidomych od urodzenia), która specjalizuje się dla rozpoznawania twarzy . Znajduje się w dolnej korze skroniowej (IT) , w zakręcie wrzecionowatym ( obszar Brodmanna 37 ).

Struktura

FFA znajduje się w strumieniu brzusznym na brzusznej powierzchni płata skroniowego po bocznej stronie zakrętu wrzecionowatego . Jest boczny do obszaru przyhipokampowego . Wykazuje pewną lateralizację , zwykle większą w prawej półkuli .

FFA została odkryta i nadal jest badana u ludzi za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) i funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Zazwyczaj uczestnik ogląda obrazy twarzy, obiektów, miejsc, ciał, pomieszanych twarzy, pomieszanych obiektów, pomieszanych miejsc i pomieszanych ciał. Nazywa się to funkcjonalnym lokalizatorem . Porównanie reakcji neuronalnej między twarzami i zakodowanymi twarzami ujawni obszary, które reagują na twarze, podczas gdy porównanie aktywacji korowej między twarzami i obiektami ujawni obszary, które są selektywne na twarz.

Funkcjonować

Ludzki FFA został po raz pierwszy opisany przez Justine Sergent w 1992 roku, a później nazwany przez Nancy Kanwisher w 1997 roku, która zaproponowała, że ​​istnienie FFA jest dowodem na specyficzność domeny w układzie wzrokowym. Badania wykazały niedawno, że FFA składa się z klastrów funkcjonalnych, które są w mniejszej skali przestrzennej niż zmierzono w poprzednich badaniach. Stymulacja elektryczna tych klastrów funkcjonalnych selektywnie zniekształca percepcję twarzy, co jest przyczynowym wsparciem roli tych klastrów funkcjonalnych w postrzeganiu obrazu twarzy. Chociaż ogólnie przyjmuje się, że FFA bardziej odpowiada na twarze niż na większość innych kategorii, toczy się debata na temat tego, czy FFA jest wyjątkowo poświęcony przetwarzaniu twarzy, jak zaproponowała Nancy Kanwisher i inni, czy też uczestniczy w przetwarzaniu innych obiektów . Hipoteza ekspertyzy, popierana przez Isabel Gauthier i innych, oferuje wyjaśnienie, w jaki sposób FFA staje się selektywny dla twarzy u większości ludzi. Hipoteza ekspertyzy sugeruje, że FFA jest krytyczną częścią sieci, która jest ważna dla indywidualizacji obiektów, które są wizualnie podobne, ponieważ mają wspólną konfigurację części. Gauthier i wsp., we współpracy z Kanwisher, przetestowali zarówno ekspertów od samochodów, jak i ptaków, i odkryli pewną aktywację FFA, gdy eksperci od samochodów identyfikowali samochody i ptaki. To odkrycie zostało powtórzone, a efekty eksperckie w FFA zostały znalezione dla innych kategorii, takich jak pokazy szachowe i prześwietlenia. Niedawno odkryto, że grubość kory w FFA przewiduje zdolność rozpoznawania twarzy oraz pojazdów.

Badanie magnetoencefalograficzne z 2009 roku wykazało, że obiekty przypadkowo postrzegane jako twarze, przykład pareidolia , wywołują wczesną (165 milisekund) aktywację FFA, w czasie i miejscu podobnym do wywoływanego przez twarze, podczas gdy inne pospolite obiekty nie wywołują takich aktywacja . Ta aktywacja jest podobna do specyficznego dla twarzy komponentu ERP N170 . Autorzy sugerują, że percepcja twarzy wywołana przez obiekty twarzopodobne jest procesem stosunkowo wczesnym, a nie późnym zjawiskiem reinterpretacji poznawczej.

Jeden case study z Agnosia przedstawiono dowody, że twarze są przetwarzane w sposób szczególny. Pacjent znany jako CK, który doznał uszkodzenia mózgu w wyniku wypadku samochodowego, później rozwinął agnozję obiektową . Miał duże trudności z rozpoznawaniem obiektów na poziomie podstawowym, również rozciągającym się na części ciała, ale bardzo dobrze radził sobie z rozpoznawaniem twarzy. Późniejsze badanie wykazało, że CK nie był w stanie rozpoznać twarzy, które były odwrócone lub w inny sposób zniekształcone, nawet w przypadkach, gdy normalne osoby mogły je łatwo zidentyfikować. Jest to traktowane jako dowód, że obszar lica wrzecionowaty specjalizuje się w przetwarzaniu lic w normalnej orientacji.

Badania z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego i elektrokortykografii wykazały, że aktywność w kodach FFA dla poszczególnych twarzy i FFA jest dostosowana do behawioralnych cech twarzy. Badanie elektrokortykograficzne wykazało, że FFA bierze udział w wielu etapach przetwarzania twarzy, nieprzerwanie od momentu, gdy ludzie widzą twarz, aż do reakcji na nią, pokazując dynamiczną i ważną rolę, jaką FFA odgrywa jako część sieci percepcji twarzy.

Inne badanie wykazało, że aktywność FFA jest silniejsza, gdy osoba widzi znajomą twarz, w przeciwieństwie do nieznanej. Uczestnikom pokazywano różne zdjęcia twarzy, które miały tę samą tożsamość, były znajome lub twarze o różnych tożsamościach lub były nieznane. Okazało się, że uczestnicy byli bardziej trafni w dopasowywaniu znajomych twarzy niż nieznanych. Korzystając z fMRI, odkryli również, że uczestnicy, którzy byli bardziej dokładni w identyfikowaniu znajomych twarzy, wykazywali większą aktywność w prawym, wrzecionowatym obszarze twarzy, a uczestnicy, którzy mieli słabe dopasowanie, mieli mniejszą aktywność w prawym obszarze wrzecionowatym.

Co zaskakujące, w 2020 roku naukowcy wykazali, że obszar ten jest również aktywowany u osób niewidomych od urodzenia.

Historia

Funkcja i kontrowersje

Wrzecionowaty obszar twarzy (FFA) to część mózgu zlokalizowana w zakręcie wrzecionowatym o dyskusyjnym celu. Niektórzy badacze uważają, że FFA ma ewolucyjne przeznaczenie do percepcji twarzy . Inni uważają, że FFA rozróżnia wszelkie znane bodźce.

Psychologowie debatują, czy FFA jest aktywowany przez twarze z powodów ewolucyjnych lub eksperckich . Sprzeczne hipotezy wynikają z niejednoznaczności w aktywacji FFA, ponieważ FFA jest aktywowany zarówno przez znane obiekty, jak i twarze. Badanie dotyczące nowych obiektów zwanych greebles określiło to zjawisko. Kiedy po raz pierwszy wystawiono na działanie greeble, FFA osoby było aktywowane silniej przez twarze niż przez greeble. Po zapoznaniu się z poszczególnymi greeblemi lub po zostaniu greeblem ekspertem, FFA danej osoby było aktywowane w równym stopniu przez twarze i greeble. Podobnie wykazano , że dzieci z autyzmem rozwijają rozpoznawanie obiektów w podobnie upośledzonym tempie jak rozpoznawanie twarzy. Badania późnych pacjentów z autyzmem wykazały, że osoby z autyzmem mają niższą gęstość neuronów w FFA. Rodzi to jednak interesujące pytanie: czy słaba percepcja twarzy jest spowodowana zmniejszoną liczbą komórek, czy też ich liczba jest zmniejszona, ponieważ osoby z autyzmem rzadko postrzegać twarze? Zapytany po prostu: Czy twarze są po prostu przedmiotami, z którymi każdy człowiek ma wiedzę?

Chińskie znaki podobne do tych używanych w Fu et al., które wywołują odpowiedź w FFA

Istnieją dowody potwierdzające ewolucyjne postrzeganie twarzy przez FFA. Studia przypadków dotyczące innych dedykowanych obszarów mózgu mogą sugerować, że FFA jest wewnętrznie zaprojektowany do rozpoznawania twarzy. Inne badania rozpoznały obszary mózgu niezbędne do rozpoznawania środowisk i ciał. Bez tych dedykowanych obszarów ludzie nie są w stanie rozpoznać miejsc i ciał. Podobne badania dotyczące prozopagnozji wykazały, że FFA jest niezbędna do rozpoznawania unikalnych twarzy. Jednak ci pacjenci są w stanie normalnie rozpoznać te same osoby za pomocą innych środków, takich jak głos. Przeprowadzono również badania z udziałem postaci językowych w celu ustalenia roli FFA w rozpoznawaniu twarzy. Badania te wykazały, że obiekty, takie jak chińskie znaki, wywołują silniejszą reakcję w różnych obszarach FFA niż te, które wywołują silną reakcję twarzy. Dane te sugerują, że niektóre obszary FFA mają ewolucyjne cele percepcji twarzy.

Dowody od niemowląt

FFA jest słabo rozwinięty u dzieci i nie rozwija się w pełni do okresu dojrzewania. To stawia pod znakiem zapytania ewolucyjny cel FFA, ponieważ dzieci wykazują zdolność rozróżniania twarzy. Wykazano, że trzydniowe dzieci preferują twarz swojej matki. Niemowlęta już w wieku trzech miesięcy wykazały zdolność rozróżniania twarzy. W tym czasie niemowlęta mogą wykazywać zdolność do rozróżniania płci, a niektóre dowody sugerują, że preferują twarze tej samej płci jako ich główny opiekun. Istnieje teoria, że ​​pod względem ewolucji niemowlęta skupiają się na kobietach jako jedzeniu, chociaż preferencja może po prostu odzwierciedlać uprzedzenia w stosunku do opiekunów, których doświadczają. Niemowlęta nie wydają się używać tego obszaru do postrzegania twarzy. Niedawne badania fMRI nie wykazały obszaru selektywnego dla twarzy w mózgu niemowląt w wieku od 4 do 6 miesięcy. Biorąc jednak pod uwagę, że mózg dorosłego człowieka był badany znacznie intensywniej niż mózg niemowlęcia i że niemowlęta wciąż przechodzą główne procesy neurorozwojowe, może się okazać, że FFA nie znajduje się w znanym anatomicznie obszarze. Może być również tak, że aktywacja wielu różnych percepcji i zadań poznawczych u niemowląt jest rozproszona pod względem obwodów neuronalnych, ponieważ niemowlęta wciąż przechodzą okresy neurogenezy i przycinania neuronów ; może to utrudnić odróżnienie sygnału lub tego, co wyobrażamy sobie jako wizualne i złożone znajome obiekty (takie jak twarze), od szumu, w tym statycznej szybkości odpalania neuronów i aktywności, która jest poświęcona całkowicie innemu zadaniu niż aktywność przetwarzania twarzy. Widzenie niemowlęcia obejmuje tylko rozpoznawanie światła i ciemności, rozpoznawanie tylko głównych cech twarzy, aktywację ciała migdałowatego . Te odkrycia kwestionują ewolucyjny cel FFA.

Dowody z emocji

Badania nad tym, co jeszcze może wywołać FFA, potwierdzają argumenty na temat jej ewolucyjnego celu. Istnieje niezliczona ilość wyrazów twarzy, których używają ludzie, które zaburzają strukturę twarzy. Te zakłócenia i emocje są najpierw przetwarzane w ciele migdałowatym, a następnie przekazywane do FFA w celu rozpoznawania twarzy. Dane te są następnie wykorzystywane przez FFA do określenia bardziej statycznych informacji o twarzy. Fakt, że FFA znajduje się tak daleko w przetwarzaniu emocji sugeruje, że ma niewiele wspólnego z percepcją emocji, a zamiast tego zajmuje się percepcją twarzy.

Ostatnie dowody wskazują jednak, że FFA pełni inne funkcje związane z emocjami. FFA jest w różny sposób aktywowany przez twarze wyrażające różne emocje. Badanie wykazało, że FFA jest silniej aktywowany przez przestraszone twarze niż twarze neutralne. Oznacza to, że FFA pełni funkcje przetwarzania emocji pomimo dalszego przetwarzania i kwestionuje jej ewolucyjny cel, jakim jest identyfikowanie twarzy.

Dodatkowe obrazy

  • Wrzecionowaty obszar twarzy pokazany na czerwono.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura