基于脑网络分析的面孔识别能力个体差异神经机制的研究

The recognition of face identity is mediated by a distributed brain network, within which the brain regions and connectivity are involved in different processing stages of face recognition, respectively. As the integration of these processing states, the ability to recognize face identity presents great individual difference among healthy population. However, there are yet few functional neuroimaging studies that have examined the relationship between this individual difference and the organization pattern of brain network of face processing. The present study, using fMRI and DTI, constructs prediction models predicting the ability to recognize face identity based on the organization patterns of brain network of face processing under different models in order to explore the relationships between the behavior performance of face processing and the response pattern, the functional connectivity pattern as well as the structural connectivity pattern of brain network of face processing. The present study will reveal the functions of functional regions and connectivity as well the transmission pattern of face information within the brain network of face processing, whereby extend our understanding of the functional segregation of brain regions of this network. As a result, the present study will cast lots of lights on the improvement of cognitive model of face recognition.

面孔身份的识别依赖一个分布式的脑网络。该网络内部不同的功能脑区或者功能通路对应着面孔识别不同的加工环节，而面孔识别能力正是面孔识别各个加工环节实现效率的综合表现。大量的证据表明健康人群的面孔识别能力之间存在着明显的个体差异。但是对于这种综合行为上的个体差异与面孔识别脑网络的组织模式之间的关系，目前脑功能研究领域尚没有进行过较为系统和深入的探查。本项目以fMRI和DTI作为主要的神经成像手段，通过基于不同模态下的面孔加工脑网络组织模式分别建立面孔识别能力预测模型，分别探查面孔加工神经网络的反应模式、功能连接模式以及结构连接模式与面孔识别行为表现之间的关系，从而完善对于面孔加工脑网络内部各个功能模块以及脑区间连接的功能的认识；揭示该网络内面孔信息的流动模式和加工方式，进而细化面孔加工脑网络内部各个模块的功能组织分化，为完善面孔识别的认知模型提供必要的影像学线索和科学依据。

面孔识别能力在不同个体之间以及同一个体对不同种族面孔加工之间存在差异，但是这一差异的具体神经机制尚不清楚。本研究对这一问题进行了探讨，同时还对其它认知加工个体差异的神经机制进行了探查。.首先，基于功能磁共振成像（fMRI）对异族效应的神经机制进行了研究，发现相对于外族面孔，本族面孔在右侧面孔加工核心脑区（FFA）表现出更强的整体神经表达，因此行为上的异族效应可能与这种FFA上整体加工的神经表达差异有关。本研究的发现从功能影像学的角度为人们对于不同种族的面孔识别自动采用不同的加工方式这一假设提供了证据；同时进一步证明FFA在面孔整体加工的表达中具有重要作用。 .其次，基于功能近红外光谱成像（fNIRS），对异族效应发展机制的神经基础进行了探讨，发现年长的儿童具有比年幼儿童更加复杂的面孔识别网络；加工本族和外族面孔的因果脑功能网络差异受到年龄调制。本研究的发现为揭示异族效应神经机制提供了脑功能方面的线索；同时为阐述面孔专门化的视觉加工经验差异与异族效应的关系提供了证据。.第三，基于fNIRS，对执行功能差异神经机制进行了探讨，发现前额叶静息态神经网络对于执行功能任务中的行为表现具有重要作用。本研究的发现对于基于功能近红外光谱成像（fNIRS）辅助的执行功能障碍的临床诊断具有借鉴意义。.第四，基于fMRI，对II型糖尿病患者认知障碍神经机制进行了探讨，发现静息态功能连接异常与II型糖尿病相关的认知功能障碍具有重要关联。本研究的发现对评估或识别这种认知障碍具有潜在的临床应用价值。.第五，利用一种新型的利用可见光成像技术对面部皮下血流时空动态分布模式进行了初步探讨，发现不同面部皮下区域呈现出不同的血流动态活动模式，其可能与相应的大脑神经控制系统具有密切的关系。这一发现为后续的利用特定的面部皮下血流变化模式解读特定的生理状况和心理状态提供了有力的证据。