面孔top-down加工神经基础及实现方式的研究

面孔加工在人类社会交往中有着重要的作用。由于来自bottom-up方式下面孔信息容易干扰面孔top-down方式下的信息提取，致使面孔top-down加工的神经基础及实现方式目前尚未清楚。本项目通过设计新颖的实验范式和采用合理有效的数据分析方法对这个问题进行了研究。在实验范式的设计上，本项目利用启动效应设计了面孔bottom-up及top-down加工分离的实验范式，以及top-down方式下面孔整体及部分特征加工分离的实验范式分别探索面孔top-down加工的独特神经基础和实现方式。在数据分析上，本项目结合传统分析方法GLM以及模式分类方法在功能区域提取上的优点，对任务相关的功能区域进行准确定位。进而，为了克服以前的研究只局限于脑区功能定位的分析层面上，本研究采用有效连接度分析方法来获取任务相关的功能脑区之间的因果关系，探索面孔top-down加工下的面孔信息处理的传递及实现模式。

本项目针对面孔加工神经机制这热点问题，以认知心理学原理为指导，运用功能核磁成像技术，通过设计新颖实验范式并引入网络分析方法和模式识别分析方法对面孔top-down加工方式，外族分类优势，面孔加工能力，以及对照物汉字加工的神经基础进行了研究。首先，设计新颖实验范式——虚幻面孔和字母加工实验。该实验可以有效抑制来自bottom-up方式下面孔和字母加工信号流，从而可以提纯面孔和字母top-down方式下的脑激活信号；进而引入具有完整神经理论基础的网络分析方法—动态因果模型来获取top-down方式下面孔和字母的神经加工网络。其次，为了区别在多个维度同面孔都相似的刺激物---汉字的加工网络，我们研究了静息状态下的汉字加工潜在网络，发现该潜在加工网络同面孔加工网络有显著性差别。再次，针对不同种族面孔加工神经机制的差异，在本研究中我们进一步研究了外族面孔分类优势的神经基础，发现除核心面孔加工区域外，在加工本族面孔时需要更多神经资源，这有力的补充了以前的研究发现。此外，为了研究被试面孔加工个体差别，本研究引入面孔加功能力测试的行为实验来探索面孔识别能力差异在大脑功能及结构的差异性机制。最后，新的模式识别分析方法被引入用来对功能数据进行更深层次的挖掘，这些基于数据分析方法的结果将是前面基于模型分析方法结果的有效补充，并且在认知任务的预测中取得了良好的结果。本课题研究结果有力促进目前面孔加工神经基础研究的进展，同时提出的新数据分析方法将为后继的功能数据分析提供新的思路。