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看脸 [:1701311749]
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不管笑还是哭，你还是你
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大多数读者在生活中对于面孔识别可谓驾轻就熟，但大家也有“翻船”的时刻，比如我提到的分辨白百合和王珞丹的例子我就不慎翻船。看过上一章的读者肯定还记得：身份和表情情绪都利用了低空间频率信息采取了整体识别，它们之间会有干扰吗？是用同一套系统处理吗？所以说，身份判断会被其他面孔特征影响吗？这个问题看似很奇怪：身份与情绪不是完全无关嘛。但是对于科学家而言，大脑的处理方式没准儿超乎我们的想象，既然他们共享了信息，就有探索相似与相异之处的必要。实验才是搞清楚问题的唯一方法。既然我们这一章提身份的识别，那么我们着眼于情绪会不会干扰身份识别；而在下一章我们再谈一谈身份信息会不会影响情绪识别。
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从功能区分上，“你是谁”和“你这是什么表情”差别还是挺大的，可以说是面孔识别中的两个层面的典型。我们重温下Haxby教授与同事们的模型，身份属于不变（长期）类信息，而表情属于易变化（短期）信息。或者从Bruce和Young教授的模型思考下，它们各自服务于不同的识别功能和目的。仔细想想，如果“他是谁”这样一个面孔信息能够随着时间轻易改变，那么我们身份证上的照片还真没有拍摄的意义了。但是表情情绪瞬息万变，时时刻刻反映着我们的兴趣或者态度。如同我们一开始举的狩猎的例子：在扑上去之前可能大家表情紧张，在与猎物搏斗时难免由于创伤而痛苦，一旦成功大家立刻喜笑颜开；这一切可能就发生在短短半分钟之内，可谓“翻脸如翻书”。那么现实情况吻合我们的假设，我们应该能观测到实验者在判断身份的时候判断不会随着情绪或者角度而改变。
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回顾上一节介绍的研究，不少科学家认为面孔上的情绪不会影响面孔的身份识别。能够证明这两个组块相互分离的一大证据其实来自一种不幸的缺陷：面孔失认症。有面孔失认症的人完全不能识别他人的面孔身份，也就是说光看脸判断不出对方是谁。我认识一位这样的朋友，他开的小卖部一直生意不行，一个重要原因就是不能通过脸庞记住老客户。先天性面孔失认症患者其实都有着梭状回面孔区的缺陷，但是颞上沟完好的情况下他们还能够准确地汇报出对方的面孔在做什么表情。而在另一方面，脑损伤病人的表现同样地展现了身份和情绪识别的分离。依旧是Young教授在针对脑损伤之后的退伍军人的研究发现，不同的损伤会对情绪判断和身份判断产生不同的影响。面孔失认症是一个研究面孔身份识别的好手段，Humphrey（汉弗莱）、Avidan（阿维丹）、Behrmann三位研究者也进一步分析了这一个内容，他们比较了两种面孔失认症：先天性，也就是面孔身份识别区域发育不良引发的面孔失认症，这个群体的面孔识别障碍往往局限于身份；获得性，也就是所谓脑损伤所导致的面孔失认症，他们的识别障碍不确定，因为脑损伤的范围和面积有着特殊性。他们的研究也发现先天性面孔失认症的情绪识别几乎无恙。简而言之，两组科学家的成果代表了众多科学家对于身份与情绪识别分离的理解：因为缺陷不能判断身份干扰不到情绪判断。所以说至少身份识别与表情识别有所分离。
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其次，就是在正常人身上的研究。脑损伤或者发育异常的人终究是少数，更多时候应该放眼整个人群寻找共性。Calder（考尔德）与Young教授曾经对于这个话题提供过建议：既然要比较“你是谁”与“你这是什么表情”的分离就一定要放在一起比较，不然说明不了问题。按照功能性核磁共振成像的原理，被试者的脑血流变化可以被仪器监控，所以说，假如判断身份信息需要动用梭状回面孔区，那么这个地方对于面孔的活跃程度就要与看房子比有差异。不过这样的研究也有缺陷，我们识别面孔的时候很有可能多种信息一起分析，比如你看到一张带着笑意的面孔，大脑内判断身份信息的脑组织会难以避免地和判断情绪的组织一起活动。因而大脑活跃的结果很难区分究竟谁占主导地位。甚至对于面孔的熟悉程度本身就会影响判断身份模块的活跃程度，比如熟悉影星汤姆·克鲁斯的人看到他的面孔本身就要比没见过他的人反应要小，这一点不能鲁莽地分析为人与人大脑的差异。为了克服这些影响结果的干扰问题，有科学家拿出了极为好用的方法：适应后效。这个方法是研究面孔的常用方法，以后会不断被提到。当我们看到一张面孔之后，大脑会对这一张面孔产生适应，如果没有新鲜的刺激出现的话，同样的刺激激发不起相同的活跃程度。就比如第一次吃鱼香肉丝肯定会觉得鲜美异常，如果吃完就再吃一顿一模一样的鱼香肉丝，你可能不会觉得像刚才那么好吃了。视觉研究也是如此，Winston（温斯顿）和同事们就用了这个方法去测量了大脑的活跃程度探索情绪与身份识别的大小。他们的实验巧妙地把情绪和身份放在一起测量，而不像过去的研究员那样分开测量然后直接比较（原因就如同上面几行的例子，如果不放在一起比较可能区分不开重叠的脑区）。Winston和同事们让被试者去看了四种类型的前后图片组合：（1）同一个人同一个表情，因而情绪和身份都会被适应；（2）同一个人不同的表情，身份被适应但是情绪没有；（3）不同的人同样的表情，情绪被适应但是身份没有；（4）不同的人不同的表情，身份和情绪都应该没有被适应。一旦一个层面的内容被适应，相较没有适应的情况下，相对应的脑区会有显著的差异变化。我在这儿要澄清两点：第一，这种适应就相当于久居兰室不闻其香，只不过对于面孔的适应相比气味的适应原理复杂许多；第二，这个适应并不会让人完全判断不了，差异并没有异常巨大，不过统计学可以精确地判断出来差异。几位科学家将收集的数据按照四种类型的区分进行加减之后找到了与前人模型相吻合的数据：梭状回皮层会对身份活跃（例如同一个人的情况下，活跃程度比不同人的情况小），中前的颞上沟皮层对情绪活跃（例如同一种表情的情况下，活跃程度比不同表情的情况小）。
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依靠一个2×2的实验设计（两个维度），Winston就和同事捋清了关于这两者的关系。虽然区分了颞上沟（STS）与梭状回面孔区（FFA）的区别，但是他们的实验发现后颞上沟（STSp）倒是会对面孔产生反应。这并不代表前面的推论有误，不过是我们的技术水平还需要进一步完善，同时关于表情和身份的关系还要进一步区分：虽然后颞上沟这样一个司职表情的位置也会对面孔身份感兴趣，但是这只是说明了科学研究很复杂，而我们现有的技术手段还很难分清楚复杂的现实世界。在2008年Fox（福克斯）与Barton（巴顿）两位科学家的研究回应了这“一朵笼罩在面孔识别上空的乌云”：身份信息不会受到情绪的干扰。他们发现无论对于一张面孔熟悉与否，无论带有什么情绪，甚至不同的朝向，只要前面的面孔与后面的面孔有同样的身份，就会产生针对身份的适应后效（实际实验设计比较复杂，不展开探讨了）；也就是说只要看到了就能产生后效，后效并不建立在熟悉这张面孔的前提条件下。
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总而言之，身份信息的判断是独立的，也是占有专门的处理通道。至于它是依靠什么样的通道分析，下一节你就能知道了。
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身份识别就是对比图片吗？
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通过上一章，我们知道面孔识别依赖于整体识别，也就是说面孔识别并不是简单地对比图片与心中的记忆。当然，在海关这样的例子比较特殊：识别不熟悉的面孔可能依赖于局部，比如眼睛的形状。但是这并不是推翻了整体识别的理论，反倒是反映了身份识别的复杂性：首先，一张面孔上包含了太多信息，以至于局部或者整体都会帮助面孔的识别；其次，在识别陌生人的时候，我们的确需要更多的局部信息，只有当熟悉之后我们才能“提纯”整体信息。
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判断身份得依靠整体加工。倘若你只是比对眼睛部分，你就能发现这两张图片的面孔拥有一模一样的眼睛。但是怎么着两个人都不是同一个人，其他五官的位置和形状都不相同。因此我们判断身份，不会只依靠局部的对比。相反，如果依靠整体识别（把面孔信息组合在一起考虑），你能一下子就体会出两张面孔的不同之处
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科学家把面孔识别中这两种信息分开来看：第一部分就是我们提到的整体内容，或者说比较高级甚至抽象的内容，是局部信息的统筹；第二部分就是上面例子里面的局部信息，或者说比较低层次的视网膜成像上的信息，以及无关的细节。整体信息历久弥新，一旦掌握，识别起来就特别快，可以说我记住了女星茱莉亚·罗伯茨之后，不管她如何扮相或者扮演怎样的角色我都能判断出来。而局部信息有着很大的随机性，比如没睡好觉就会让眼睛看起来不同，涂了口红就会让嘴唇的局部信息大变样。
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回忆下，白百合和王珞丹这两位长相甚至气质近似的女星，在我这样一个不熟悉她们的人脑中，整体信息的调用不是很顺畅，所以分辨她们就得要依赖网上攻略，得要从笑容上法令纹深度或者是鱼尾纹的纹路这样细枝末节的信息进行比对。但我对于茱莉亚·罗伯茨的记忆非常准确，可以说她怎么换发型都难以撼动我的判断；但是王珞丹和白百合要是都摆出扑克脸，或者说都是侧面照，分辨就“无以为继”，只能反复比对两人照片才能做出判断，远不像对付茱莉亚·罗伯茨那样快速自动。倘若分析不熟悉的面孔时候（白百合和王珞丹），大家有可能会利用低级的直接对比，但是针对熟悉的面孔（就我而言，比如茱莉亚·罗伯茨）就是采取整体识别的方式：针对熟悉的人肯定是更依赖整体识别，但是局部信息往往难以磨灭，也对识别做出贡献。所以说，我们日常生活中分辨熟悉的人时可以做到很迅速很准确，就是采用了整体识别这一个高速通道：直接抓抽象的主干，而不拘泥于细节信息。
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那么局部信息是怎么整合成为整体信息的呢？我们了解行为的过程和结果是不够的，真正明白一种现象还要了解其中的加工方法：发现心理行为和确定脑区固然重要，更加重要的是解释大脑的处理方法以及应用在计算机之上。一切的根源，就得提到我们的大脑了。
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身份识别要“动”脑
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每一个通过大脑产生的行为都应该伴随着大脑的活跃，无非是我们能不能检测到罢了。正是由于这个假设，科学家们在研究身份识别的时候也深入识别背后的大脑机制。只有搞明白了大脑，才能了解行为。正如同一个中央处理器（CPU），对我们普通用户来说了解哪个快就好，但是对于电脑专家（科研工作者），要了解这个处理器（面孔识别区域）的内在计算方式或者说逻辑的排布是64位还是32位（视网膜拓扑关系，信息传递的空间频率）等。虽然之前章节大致介绍了识别面孔需要特殊的大脑结构，在这里我想要细细解释几段研究，方便大家理解大脑怎么对待身份信息这一种恒久不变的信息。
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在最近这几十年内，关于面孔身份识别的脑机制研究随着新科学技术的涌现而被推上了新的高度。我在这儿介绍几位在面孔领域极大推进全学术界理解的著名科学家以及他们的研究。就让我们回到过去，跟随他们的足迹了解下大脑在我们“判别他人身份”的时候究竟有多么活跃，有多么忙碌。
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首先，得提到圣安德鲁斯大学的David Perrett（大卫·佩雷特）教授的研究故事。Perrett教授不只引领了90年代开始火热的“面孔的吸引力”研究，更早在80年代，他就通过单神经记录方法（当时最新潮的研究方法）利用猕猴研究下颞叶皮层对于面孔反应的众多实验让人折服：他的研究阐述不同细胞对于面孔的不同特性有着不同反应；有着类似反应的细胞往往聚集在一起呈现出了功能区块的样貌。在那个年代，通过单电极记录猕猴大脑中几个细胞的活跃是最前沿的记录方法，甚至比功能性核磁共振（fMRI）有着更好的空间分辨率；怎耐实验长度、伦理以及人脑猴脑差异性的原因渐渐淡出了科研中心圈。早在1982年Ungerleider教授提出了关于视觉识别的双通道理论，也就是说我们在识别一个物体的时候有两个重要的通路。比如我们观察一辆汽车的时候就可以分为以下两个部分：第一部分就是腹侧通路，又称内容部分，主要在颞叶皮层，在这个例子里面我们分辨车子的颜色、牌子就是我们对于内容的理解；第二个部分是背侧流，又称位置部分，主要在顶叶皮层，可以分析这个车子在往哪儿开，会不会撞到我们。
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所以我们所谈论的面孔识别大多数都属于腹侧通路（探讨内容：“这是什么？”）。Perrett教授和同事们也就从颞叶开始对面孔识别产生了研究。他们的想法很简单，如果面孔识别在颞叶有反应，那么肯定能找到对于面孔活跃很兴奋的细胞。在1982年他们发现在颞上沟会有不少细胞针对面孔有反应。在一共检测的近500个细胞里大约1/10的细胞都会对面孔产生活跃。进一步分析这些细胞的活跃特点之后，Perrett发现它们活跃的时间稳定地与图片出现紧密相关，活跃也只是因为面孔而不是别的图片，有一些细胞不受面孔朝向影响。这一点也侧面表示面孔识别可不是简单地一一对应，应该是按照背后的意义：比如如果我不是针对性地记住了茱莉亚·罗伯茨的样貌，那么她的脸转向之后我就记不住了。或者再换一个浅显易懂的例子，如果你的空间想象能力不好，不能理解三视图，那么你做数学题的时候很难通过三视图所传达的空间构成来答题，只能通过一点点的比对答题；我们提到的一些细胞就是针对三维物体本身而活跃，而不是只对正视图这样的几何形状本身有反应。因此，Perrett这个发现鼓舞人心：他确定了当时对于面孔识别很特殊的假设。接下来他进一步探索在颞叶上与面孔活跃相关的细胞。在颞上沟他找到了对于面孔的朝向甚至身体朝向活跃的细胞，这一研究与其他的研究最后奠定了关于情绪识别的大脑区域定位。在下颞叶皮层他找到了不少对于面孔身份感兴趣的细胞，这些细胞并不会被面孔朝向影响，这一研究与其他的研究推进了我们对于面孔身份的认识。这几个研究是不是让人感到很熟悉？对！他的发现（从1992年的综述可以看到他对于这一系列研究的总结）与Haxby教授的面孔识别模型中关于不变和变化的信息分开处理相吻合。在那个时代不少科学家也发现了相似的结果，为面孔识别的研究添砖加瓦，但是Perrett教授的这一系列研究可谓其中的经典。
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其次就是马萨诸塞理工学院的Kanwisher教授的故事。她与同事在1997年发表的论文阐述了面孔识别区域的特殊性（这篇文章堪称经典，算是研究面孔必读的文章之一）。她当时通过还不算精细的功能性核磁共振在自己身上发现了一个对面孔活跃很特异的区域。在她心中，面孔是一种特别特殊的视觉刺激，识别两张面孔可不是识别两朵花那样依赖于视网膜所收集的内容；她认为面孔作为人这样一种社会动物生活中最为重要的信息来源，自然应该“享有”不一样的处理方式。于是一次在对她自己的实验之后，一个位于大脑下颞叶的区域（可以叫梭状回皮层）吸引了她的注意：在她的心中，很多重要的大脑功能都应该有一个特别的区域；但是由于一些功能出现的时间在进化树上不早，也有可能不会被核磁共振成像检测到。她自然没有着急兴奋，决定接着在她自己身上做实验。她在核磁共振仪器中一躺就是一个月，每天花几个小时去看不同人的面孔，并且尽最大努力保持自己不动以获取良好的数据。运气加上坚持让她在自己身上发现了一个只对面孔信息活跃的脑区，也就是所谓的梭状回面孔区（fusiform facearea）。这个区域简称FFA，位于右侧颞叶的下部，如果我们从下往上看大脑，就能看到这个小区域。当然一个人的数据，再过清晰也不能说明问题：会不会是Kanwisher教授她天赋异禀，有着常人所没有的能力呢？教授她又找了若干个被试者重复整个实验。结果清晰漂亮：大脑中这个脑区对于看到的面孔图片兴奋异常。在此之后，无论是她自己的实验，还是其他科学家的实验，都得到了统一的结论：梭状回面孔区是处理“他是谁”的关键区域。所以说正是Kanwisher教授对于梭状回面孔区的不懈努力与坚持，我们才能更好地理解大脑在处理面孔时有多么特殊。
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Perrett教授在1992年的文献综述中的一张示意图。不同形状的纹饰表达不同科学家在不同实验中发现猕猴大脑中仅仅对于面孔兴奋的细胞。你看都在颞叶（靠近你耳朵的那个脑区就是颞叶）上
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