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我们每天都在辨认物体,我们知道哪些是食物,哪些是工具,我们能辨识汽车和行人,辨认建筑物和自然景物……这是我们最基本的认知能力之一。但如果要评比哪一种能力最为与众不同,面孔一定名列前茅。

毫无疑问,面孔识别在日常生活中是一项非常重要的社会技能,我们主要就是靠面孔来认识其他人和获得大量社会信息的。仅仅靠面孔,我们就能了解一个人的性别、情绪状态等一系列信息。

你也许会说,这不算什么,现在一些电脑已经具备了近似能力,能用面孔识别来辨认主人。但是和人类相比,这只是雕虫小技:我们可是能依靠面孔区分熟人和陌生人,识别明星和偶像,识别一面之缘的人;我们把一张张面孔和一个个名字对应,我们还能依据面孔提取一系列个人身份……这些能力,依靠一定的神经机制。

1988年,时任美国纽约城市大学教授的杰瑞·佛多(Jerry Fodor)等神经科学研究者提出,大脑就像一把瑞士军刀,是一个由各种专门设备组成的多用途工具,有很多独立的功能模块。面孔识别就是其中一把合用强大的开锁器,帮助我们打开人际交往之锁。那么,面孔识别是一种独特的认知能力,还是共同能力的一部分呢?

大脑开锁器?

早在1969年,罗伯特·印(Robert Yin)等学者发现了“面孔倒置效应”——如果将建筑或者面孔的图片倒过来,辨认的过程就会变得非常困难,而且,面孔的辨认尤为困难。而后续的研究发现,改变五官的局部特性对辨认没什么影响,但是一旦面孔倒置,辨别需要的时间立刻增加。针对这一现象,有部分科学家认为,面孔识别并非大脑逐一对面孔的五官、脸型等特征进行识别,而是将面孔当作一个整体,可能使用了和辨别其他物体不同的脑机制,即所谓的整体性加工。事实上,这种加工方式免除了对于繁琐细节的记忆,加快了加工速度,在进化中有着重要意义。

时任英国兰卡斯特大学教授安迪·杨(Andy Young)等科学家则进行了另一项实验。他们将一张面孔从中间横切,与另一张面孔拼接在一起,结果发现,当两张脸严丝合缝地在一起时,想认出上面一张是谁非常困难;但只要把两张脸挪开一点,辨认起来就会容易很多。这进一步证明了面孔识别的整体性。

这么看来,大脑中存在特定的方式来帮助我们识别面孔,这个方式和我们分辨一本书、一支笔的方式是不同的,它不会分析组成面孔的原件,而是特别针对整个面孔。甚至,在新生儿身上,也能观察到这样的能力——刚出生的小孩就会用更长的时间盯住一个与面孔接近的图形,而对那些与面孔不同的则仅关注较短的时间。

这些无懈可击的例子似乎指出,大脑中确实存在一个特定的功能模块,专门负责处理面孔信息,这个模块好像一把开锁器,打开了我们识别面孔,进行社会活动的大门。

每个人脑中都有一个专家

我们几乎就要确定,演化为我们塑造了一把大脑瑞士军刀,其中的面孔识别区域与生俱来,甚至和其他客体识别的能力单独存在。

但是,等等,1986年,时任麻省理工学院脑与认知科学系教授苏珊·凯瑞(Susan Carey)曾提出不同意见,1997~2000年间,耶鲁大学心理系伊丽莎白·高瑟(Isabel Gauthier)等人也提出了类似观点。他们提出的专家理论(Expertise theory)认为,客体识别有两个层次:初级水平的辨别中,我们能分辨这是一本书,而不是一张桌子;但是,只有到了高级水平的辨别,我们才能分辨出这是桌子甲,不是桌子乙。而对我们来讲,则存在两种识别者,新手和专家。新手仅仅通过局部信息识别物体,比如需要通过色泽、轮廓等分辨动物,而专家则以来整体信息,瞥上一眼就能通过整体信息识别出某物。

相对而言,面孔的识别主要是高级水平的加工,我们很少需要分辨某物是面孔还是其他东西,倒是经常需要分辨不同的面孔。同时,面孔识别在我们的生活中实在太过重要,我们从出生不久就在进行面孔识别的训练。这样一来,对于面孔识别,我们每个人都是专家,而这又是一个高级水平的加工任务,因此自然表现的与对其他物体的识别不同。

这样的理论自然需要实验证据,1993年,时任美国奥伯林学院教授的吉姆·田中(James Tanaka)测试了鸟类专家、狗类专家和汽车专家。这些人是实实在在的专家,他们的工作就是与鸟类、狗或者汽车打交道。时间一长,他们对特定客体的辨别能力也变成了专家水平。结果出乎意料,他们在辨认自己熟悉的物体时,也表现了出了倒置效应,而且辨认时间长于辨认一般物体。更有甚者,高瑟干脆制造了一种人工物体Greeble。通过训练,普通人也会变成“Greeble 专家”。有趣的是,这些“专家”在辨认Greeble时,也会表现出整体效应。


[人工物体Greeble]

基因分享者

近年来,以上两种理论都不断提出新的证据,支持双方的实验研究都不在少数。但是,这种争论正越来越走入死胡同——新的证据越来越多,但也越来越庞杂,似乎我们离问题的本质越来越远了。

让我们来仔细分析一下这两种思路。支持面孔的特异化加工的,实际上将面孔识别看作一种先天的能力;而专家系统则相反,我们识别面孔的能力是后天获得的。只要成了某种专家,则我们对对应客体的识别方式就和对面孔一样。

按照这个思路,我们不妨换一种证明方法,如果两种理论的区别在于先天和后天,这就又将回到一个认知科学的核心问题,遗传与环境之争。那么,遗传学的方法可能是解决这一问题的钥匙。

在2010年1月发布的《当代生物学》(Current Biology)上,刊登了一篇论文,通过这一思路给这一问题提供了新的解决方案。这篇论文的作者来自北京师范大学认知神经科学与学习研究所、中国科学院和美国麻省理工学院。这项主要由国人完成的研究对比了来自北京中小学的180余对双胞胎,通过测量他们面孔识别能力的差异和相关,进一步逼近了这一问题的答案。

我们知道,双胞胎分两种,同卵双胞胎是一个受精卵分裂发育而来,基因相似度达到了100%;而异卵双胞胎是两个不同的受精卵发育而来,他们的基因相似度一般认为是50%。双胞胎的成长环境基本一致,我们可以认为,他们之间认知能力的差异更多的来自遗传而不是环境。

北师大刘嘉的实验室通过研究双生子的面孔识别能力,发现在集中不同的面孔的测试中,同卵双生子较之异卵双生子,互相之间的面孔识别能力更近似。这说明,面孔识别能力来自于先天而非后天训练。

目前,很多实验室正在追踪这一问题,并继续探索人类视觉、识别等能力的本质和神经基础。不知何时,我们才能彻底揭开面孔认知的秘密呢?


tip:

每个人辨识面孔的能力并不一致,有人连亲近的朋友也认不出来,另一些人却对大量的面孔有着近乎照相机的记忆力。

运用最新的技术功能性磁共振,科学家可以探查大脑在进行某项活动时,哪些脑区正在活动。而在观察面孔时,位于颞叶的梭状回高度激活,被称作梭状回面孔区(FFA,Fusiform Face Area)。这个区域不仅对面孔有高度特异的激活,而且即便是把面孔倒置,其活动程度也高于对一般物体的识别。梭状回面孔区如果因为疾病或者受伤损坏,病人可能会面孔失认,就是我们现在说的“脸盲症”。有的病人会难以识别熟人的面孔,不能通过看脸认出对方。还有一些病人患了一种更麻烦的疾病——客体失认症,他们无法辨别各种物体,但对面孔没有障碍。

本文发表于2012.8《新发现》杂志

勘误:原文中提到Nancy Kanwisher的观点一处,引用文献有误,我已经删除了。

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18 Responses to “认识你,来自先天还是后天?”

  1. Netson说道:

    半个面盲飘过………………

    • sdm说道:

      同为半面盲。。。有时候真的为之很忧愁呀,有些人在面前晃了十次以上依然面目模糊,和名字套不起。

  2. pandapanna说道:

    太复杂了

  3. peter1123说道:

    fuck,我还把头倒过来看那个!

  4. budblack说道:

    文章看完,忍不住重看了下那照片,难道说是罗玉凤?!

  5. q说道:

    那个确实是凤姐.我有面盲的现象,生活上很是不便,甚至痛苦

  6. 翼龙说道:

    对于幼体来说识别面部非常重要,大脑在演化过程中某个区域产生了一种与生俱来的面部识别机制,使得幼体直接掌握面部识别?这个感觉其实和那个专家理论不冲突嘛,天生遗传的面部识别机制帮助幼体生存,而后天同样可以训练出的。

  7. iris说道:

    这尼玛。。。这篇文章要是早点贴上来我的心理考试就不会那么惨烈了。。

  8. s君说道:

    我是对于只见过一面的人,脸也能够记住,并且再见到也能够知道曾经见到过这个人,但是对于名字,就很难记住了,基本需要共处很久以后才能记住,也就是将脸和名字联系起来,这应该怎么解释?

    • benhuan说道:

      名字就好像单词的汉语意思,比较难记,面孔就像是单词本身的样子,
      是不是有什么相同之处呢

    • Uknow说道:

      大部分人都是这样的,因为面孔含有很大的信息量,而且合在一起是一个有意义的整体,所以很好记,而陌生人的名字对你来说只是无意义的音节而已,要想记住必须得不断重复,并且建立有意义的链接才行,就像我们人记电话号码很不容易记,7正负2个字符是普通人记忆的范围,可是一首乐曲,甚至一章交响乐我们都能记下来,因为那是有意义的旋律。

  9. todd说道:

    其实几乎所有和人类高级神经活动相关的监测都发现遗传和环境的共同作用
    显然每个人生来具有不同的神经特质 但后天影响显然也非常重要
    因为大脑是持续发育的 儿外界的input显然会对其产生影响

  10. Illusiwind说道:

    我也略有脸盲,不过那个是凤姐倒是一眼就看出来了。是不是倒置的能很轻易看出来就表明面孔识别有问题?……whatever。

  11. Bingo说道:

    我记不住人名,打电话听声音多年没联系的人的声音一下就能认出来是闹那样啊?

  12. fionana说道:

    我记得BBC有个片叫《两性秘密》里有说,新生儿对面孔的注意时间是有差异的。女孩花更多时间在注意面孔上,而男孩则相反,花更多时间在注意非面孔上。
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    以上是对“大脑开锁器”这个小节倒数第二段的吐槽。。。

  13. benhuan说道:

    这个绝对是后天的,我在到了新加坡这边发现印度人那边的人怎么都长一个样子,认错多次之后就不敢乱打招呼了,然后我忍不住问了一个印度哥们,他说我看你们怎么也都是一样.好吧我服了,其实这也应该是一种技能...

  14. TE说道:

    我后悔倒过来看那照片了。。。。。。。。。。。。。。。

  15. ly说道:

    心理学研究要忌讳失之偏颇啊!面孔识别,若无对局部的认识,又从何形成整体认识呢?若无先天基础,又从何开始后天训练呢?必是分析加综合、后天辅先天。