萨切尔脸错觉的神经基础

英国约克大学的视觉科学家彼得·汤普森在35年前发现的 萨切尔错觉,对于目前关于面部感知的知识至关重要。科学家们早已知道面孔倒过来时难以识别,但萨切尔错觉更进一步地证明,大脑不仅仅处理和存储整个面孔的表征,而且还识别孤立的面部特征,例如嘴和眼睛。 

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


英国约克大学的视觉科学家彼得·汤普森在35年前发现的 萨切尔错觉,对于目前关于面部感知的知识至关重要。科学家们早已知道面孔倒过来时难以识别,但萨切尔错觉更进一步地证明,大脑不仅仅处理和存储整个面孔的表征,而且还识别孤立的面部特征,例如嘴和眼睛。 

萨切尔图像的顶部和底部行是相同的,但垂直翻转了。顶行看起来像是两个普通的倒立的萨切尔,但底行看起来像是左边的萨切尔和右边的令人毛骨悚然的怪物。实际上,左列包含正常的面孔(尽管上面的面孔是倒立的),但右列的特征是萨切尔的合成图像,只有眼睛和嘴巴垂直翻转。右上角的萨切尔看起来没有变化,因为你的面部感知神经元看到眼睛和嘴巴“正常”(即使它们与面部的其余部分不匹配)。右下角的萨切尔令人不安,因为眼睛和嘴巴是倒立的,因此都是错误的,尽管事实上整个面部是正立的。

在面部选择性脑区神经元记录期间呈现的萨切尔化和非萨切尔化面孔。


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人类和猴子都注意到只有当面孔是正立的时,而不是倒立时,面孔中眼睛方向的变化。本月早些时候发表在《神经科学杂志》上的一项新的研究,进一步确定了灵长类动物视觉系统中萨切尔错觉的潜在神经关联。

研究人员使用微电极,在功能性磁共振成像Mapping的引导下,记录了猕猴大脑面部处理系统中几个区域的神经元活动。与此同时,他们向灵长类动物展示了倒立和正立的萨切尔化和非萨切尔化面孔。  

神经元记录显示,猕猴中间外侧面部区域(ML)神经元的反应与萨切尔错觉的感知一致,但前外侧面部区域(AL)神经元的反应则不然。特别是,ML神经元对正立面孔中的眼睛方向高度敏感,但在倒立面孔中则不然,这种反应模式在来自其他区域的面部选择性神经元中没有发生。该团队得出结论,ML是萨切尔错觉感知的潜在神经基础。 

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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