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自己人秒认,外国人脸盲?大脑:我对跨种族面孔开了「模糊滤镜」!· Frontiers in Human Neuroscience

o 东亚参与者中多数为汉族国际学生,白人参与者均为多伦多本地人;均为右利手,视力正常/矫正正常,无神经认知障碍。

o 样本量依据:功效分析显示,中等效应量需每组一定数量的参与者(满足效力和一类错误率要求),最终样本满足需求。

• 验证组:在线招募50名成年人,排除部分不合格者后,最终为一定数量的参与者(东亚人和白人各占约一半)。

2.刺激材料

• 面孔数据集:从芝加哥面孔数据库选取一定数量的东亚男性和白人男性面孔,均为frontalview、中性表情,经标准化处理(对齐特征、裁剪、归一化色彩、调整尺寸),控制视角。

3.实验程序

• 行为任务:剑桥面孔记忆测试(CFMT):

• EEG任务:Go/No-Go重复检测:

o 两阶段session,共多个block,每个刺激呈现多次,部分为重复trial。

o 刺激呈现时间和间隔固定,使用专业软件控制。

4.神经数据采集与分析

• EEG采集:64通道系统,10/20电极布局,带通滤波,高采样率,分段处理后保留高比例有效trials。

• 神经解码分析:

o 电极选择:基于多变量通道选择优化,选取12个枕颞电极。

o 时间窗:

- 累积分析:宽时间窗内提取多维特征,使用线性SVM分类和交叉验证。

- 时间分辨分析:滑动小时间窗,评估各时间点解码准确性。

• 面孔空间构建:解码准确性转换为相异性矩阵,通过多维尺度分析(MDS)构建高维面孔空间,计算距离比较种族内/间聚类密度。

• 图像重建:基于MDS维度提取视觉特征,反向相关生成重建图像,评估准确性和偏差(典型性、年龄、表情),验证组进行行为评分。

二、研究结果

1.行为结果:其他种族效应(ORE)

• CFMT得分:

o 主效应:测试版本与参与者种族交互显著:白人参与者在白人面孔测试中得分显著高于东亚参与者;东亚与白人参与者在东亚面孔测试中得分无差异。

2.神经解码结果

• 解码准确性:

o 自身种族优势:东亚参与者对东亚面孔、白人参与者对白人面孔的解码准确率显著高于跨种族面孔。

o 种族间解码优势:跨种族面孔对解码准确率显著高于同种族,表明显著种族分离。

• 时间动态:解码准确性在较长时间窗内持续高于chance,自身种族面孔在多数时间点解码更高,提示多阶段神经处理。

3.面孔空间结构

• 聚类密度:跨种族面孔在面孔空间中欧氏距离更小(更紧密聚类),种族间距离显著大于种族内距离,验证种族分离和跨种族聚类紧密性。

4.图像重建与视觉偏差

• 重建准确性:自身种族面孔重建准确率略高于跨种族,但图像质量无显著差异,排除低水平视觉干扰。

• 视觉偏差行为评估:验证组判断跨种族重建图像更典型、年轻、具表情性,且东亚面孔的典型性和年龄偏差更显著,表情偏差无种族差异。

5.个体差异与神经-行为关联

• 参与者空间分析:主成分分析(PCA)显示,第一主成分与自身种族CFMT得分正相关,第二主成分与ORE强度正相关,表明神经表征差异与行为表现直接关联。

本研究揭示了其他种族效应(ORE)的神经机制、视觉偏差及现实意义。首先,神经解码结果显示,跨种族面孔在枕颞皮层的解码准确性显著低于自身种族面孔,印证了面孔空间中跨种族面孔更紧密聚类的理论,为“面孔空间压缩”假说提供了直接神经证据,表明ORE与跨种族面孔神经表征的压缩性相关。其次,图像重建和行为评估发现,跨种族面孔被系统性地扭曲为更典型、更年轻且更具表情性,这一结果表明ORE并非单纯的身份信息减少,而是涉及多维度视觉表征的系统性重构,涵盖典型性、年龄和表情等多重偏差。此外,这些视觉偏差具有重要现实意义,可能影响目击证词的可靠性、社会互动中的情感判断等场景——例如典型性偏差可能降低跨种族面孔的个体辨识度,表情偏差可能导致对情绪意图的误判。然而,研究仍存在局限性:样本仅涵盖东亚和白人群体,未来需扩展至更多种族;同时,研究未明确区分感知与记忆对ORE的贡献,后续可结合记忆任务进一步探究神经表征的动态机制。总体而言,本研究为理解跨种族面孔感知的神经基础提供了新视角,并为跨种族认知偏差的社会影响及干预策略奠定了理论基础。

超越“脸盲”:神经科学如何改写我们对种族认知的理解?

这项研究的意义远超实验室范畴:当我们知道大脑对跨种族面孔的“压缩式编码”可能导致目击证词偏差、社交互动误解时,或许能更理性地审视自身的认知局限。例如,法律场景中跨种族目击证人的证词可靠性,或是跨文化交流中因面孔感知偏差引发的刻板印象,都可能因这些发现而得到更科学的解读。

从“面孔空间压缩”到“多维度视觉偏差”,这项研究为我们理解人类认知的复杂性提供了一把钥匙。下次再遇到“脸盲”时刻,不妨想想大脑里的这些神经活动——也许我们对“差异”的感知,正是推动社会更包容的起点。

你是否经历过“其他种族效应”?你认为这种大脑机制会如何影响跨文化交流?

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