薩切爾臉錯覺的神經基礎

英國約克大學的視覺科學家彼得·湯普森在35年前發現的 薩切爾錯覺,對於目前關於面部感知的知識至關重要。科學家們早已知道面孔倒過來時難以識別,但薩切爾錯覺更進一步地證明,大腦不僅僅處理和儲存整個面孔的表徵,而且還識別孤立的面部特徵,例如嘴和眼睛。 

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英國約克大學的視覺科學家彼得·湯普森在35年前發現的 薩切爾錯覺,對於目前關於面部感知的知識至關重要。科學家們早已知道面孔倒過來時難以識別,但薩切爾錯覺更進一步地證明,大腦不僅僅處理和儲存整個面孔的表徵,而且還識別孤立的面部特徵,例如嘴和眼睛。 

薩切爾影像的頂部和底部行是相同的,但垂直翻轉了。頂行看起來像是兩個普通的倒立的薩切爾,但底行看起來像是左邊的薩切爾和右邊的令人毛骨悚然的怪物。實際上,左列包含正常的面孔(儘管上面的面孔是倒立的),但右列的特徵是薩切爾的合成影像,只有眼睛和嘴巴垂直翻轉。右上角的薩切爾看起來沒有變化,因為你的面部感知神經元看到眼睛和嘴巴“正常”(即使它們與面部的其餘部分不匹配)。右下角的薩切爾令人不安,因為眼睛和嘴巴是倒立的,因此都是錯誤的,儘管事實上整個面部是正立的。

在面部選擇性腦區神經元記錄期間呈現的薩切爾化和非薩切爾化面孔。


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人類和猴子都注意到只有當面孔是正立的時,而不是倒立時,面孔中眼睛方向的變化。本月早些時候發表在《神經科學雜誌》上的一項新的研究,進一步確定了靈長類動物視覺系統中薩切爾錯覺的潛在神經關聯。

研究人員使用微電極,在功能性磁共振成像Mapping的引導下,記錄了獼猴大腦面部處理系統中幾個區域的神經元活動。與此同時,他們向靈長類動物展示了倒立和正立的薩切爾化和非薩切爾化面孔。  

神經元記錄顯示,獼猴中間外側面部區域(ML)神經元的反應與薩切爾錯覺的感知一致,但前外側面部區域(AL)神經元的反應則不然。特別是,ML神經元對正立面孔中的眼睛方向高度敏感,但在倒立面孔中則不然,這種反應模式在來自其他區域的面部選擇性神經元中沒有發生。該團隊得出結論,ML是薩切爾錯覺感知的潛在神經基礎。 

Susana Martinez-Conde is a professor of ophthalmology, neurology, and physiology and pharmacology at SUNY Downstate Health Sciences University in Brooklyn, N.Y. She is author of the Prisma Prize–winning Sleights of Mind, along with Stephen Macknik and Sandra Blakeslee, and of Champions of Illusion, along with Stephen Macknik.

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