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关于“脸盲症”的神经功能定义

艾莉森·M·哈里斯 & 杰弗里·K·阿吉雷


宾夕法尼亚大学 费城,宾夕法尼亚州
1947年,德国神经学家约阿希姆·博达默博士发表了一篇关于一位24岁患者的描述,这位患者在1944年头部中弹后接受了他的护理。博达默称之为患者S,他的大脑中与视觉处理相关的区域受到了损伤;因此,他在受伤后的几周内完全失明,即使视力逐渐恢复,他仍然难以感知颜色和形状。

除了这些与当时其他关于知觉恢复的描述相符的障碍外,S 还表现出另一种显著的缺陷。正如博达默写道:“S 能够识别出脸,也就是将其与其它事物区分开来,但无法将脸与它的主人联系起来。他可以识别出脸的所有特征,但所有脸对他来说都显得同样‘冷静’和‘无味’。脸对他来说没有表情,没有‘意义’... 他只能通过头发或头饰来区分男人和女人,即使这样也并非总是确定。即使是 S 自己在镜子中看到的脸,也没有引起一丝辨认:‘它可能是另一个人的,甚至是女人的。’”(来自Ellis & Florence, 1990, p. 86)。

这种显著的功能障碍,博达默称之为“面容失认症”(源自希腊语 prosop,意为“面孔”,agnosia,意为“无知”),对我们理解大脑如何组织视觉信息产生了深远的影响。面容失认症,也称为脸盲症,其特征是无法识别熟悉的脸孔,尽管对其他物体的感知相对不受影响。尽管面部识别问题可能源于从基本视觉到记忆的任何数量的精神过程的中断,但患有脸盲症的人通常会学会依赖其他视觉线索(如患者 S 专注于头发)以及其他感官(例如,听到一个人的声音)。因此,人们普遍认为脸盲症反映了大脑内特定于面部身份视觉处理的系统的损伤。


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更好地了解脸盲症 随着过去十年高分辨率神经影像技术的出现,科学家们已经能够观察到完整大脑中的面部处理系统。在认知神经科学的主要成就之一中,使用功能性磁共振成像(fMRI)的研究表明,许多大脑区域对脸部的反应优于其他视觉类别。在许多情况下,这些“面部选择性”区域与面盲症患者报告的大脑损伤部位重叠。这使得人们很容易得出结论,面容失认症是由于一个或多个面部选择性区域的损伤直接导致的。然而,存在一个关键的复杂性:fMRI 中识别出的面部选择性区域只能通过功能来定义,即将对脸部做出反应的大脑区域与对给定个体中的物体做出反应的区域区分开来。然而,这些区域在大脑内的确切位置因人而异。同时,面容失认症患者的大脑损伤通常是在解剖学上定义的,即根据大脑内的结构性地标来定义。

这些地标在人群中相对一致。但它们的功能相关性,即它们与行为的关系,通常是未知的。更复杂的是,与闭合性头部损伤和中风相关的脑损伤(这是导致脸盲症的两个主要原因)通常非常广泛,可能覆盖多个解剖地标。因此,很难将扫描研究中面部敏感区域与面容失认症患者受损的区域清晰地联系起来。

因此,脸盲症是否是健康个体中观察到的功能性定义的面部选择性区域损伤的直接结果,仍然是一个悬而未决的问题。在最近发表于《神经影像》(NeuroImage)杂志上的一篇论文“理解获得性面容失认症的功能性神经解剖学”中,马斯特里赫特大学大脑成像中心的贝蒂娜·索格尔和同事们通过使用 fMRI 来绘制面部和物体在患有面容失认症(患者 PS)中的功能性大脑反应,该患者对与面部感知相关的区域有广泛的解剖学定义的损伤,从而解决了这个问题。

功能和结构的融合
这种“神经功能”方法的优势是双重的。首先,它可以测试 PS 幸存的视觉能力(即仍然存在的视觉能力)是否与相关功能定义区域的正常活动相关。例如,除了面部选择性大脑区域外,之前的 fMRI 研究已经划定了视觉皮层的其他区域,这些区域具有特殊的反应模式,包括对物体(如烤面包机、锤子和蝴蝶)做出选择性反应的区域。

尽管 PS 的物体识别似乎相对不受影响,但她的大脑损伤确实包括在这个功能性测量的“物体选择性”皮层附近的病变。事实上,尽管存在相邻的病变,索格尔和同事们还是在适当的位置发现了物体选择性激活。这一结果揭示了功能性神经影像在研究受损大脑系统中哪些区域被保留下来的有用性。它还证实了功能定义的物体选择性大脑区域对于正常物体识别性能的重要性。然而,更具理论意义的是神经功能成像的反向应用——研究功能障碍的神经相关性。

就 PS 而言,我们是否能在没有正常面部识别的情况下发现正常的面部选择性区域激活?如果是这样,这告诉我们健康人类大脑如何完成面部识别?为了解决这些问题,索格尔和同事们绘制了患者 PS 大脑损伤的解剖范围以及她的大脑对呈现面部时的功能反应。值得注意的是,他们发现尽管与面部感知相关的大脑区域受到了巨大损害,但 PS 的大脑中显然仍然发生了一些面部选择性处理;也就是说,仍然存在一些只对面部做出反应的区域,但 PS 仍然缺乏正常的面部识别能力。

至少可以说,这是一个令人惊讶的发现。虽然这种处理显然不足以进行正常的面部识别,但如果没有使用功能性神经影像技术,我们不会怀疑它的存在。显然,还需要更多的工作来确定面容失认症患者中面部选择性神经影像反应的起源,以及为什么这些表征不能使 PS 具有正常的面部识别能力。将这些结果与其他大脑活动测量方法(如脑电图(EEG))相结合将会有所帮助,这可以提供关于面部处理的其他方面(如其时间进程)的进一步信息。但作为神经功能方法潜力的证明,索格尔和同事们为更好地描述人类大脑如何处理面部提供了一个令人兴奋的起点。

艾莉森·M·哈里斯是宾夕法尼亚大学神经学系 G.K. 阿吉雷实验室的博士后研究员,杰弗里·卡尔·阿吉雷是该实验室的主任,他们在那里研究高层次视觉功能的基础。其它:在 雅虎MySpace上查找关于面容失认症的讨论组;查找 与面容失认症一起生活的资源;查看一个 社区博客,其中描述了脸盲症患者的普通经历;并在 维基大学关于面容失认症的条目中找到其他研究线索。—— 大卫·多布斯于 2007 年 11 月 19 日下午 6:55 编辑

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