視覚系ニユーロンの生理学的特性に基づいた新しい顔表情認知モデルの構築

基于视觉系统生理特征的新型面部表情识别模型构建

• 批准号: 06J09754
• 负责人: 中島 大輔
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J09754/
• 关键词: 顔・表情認知; 空間周波数フィルタリング; 大細胞系・小細胞系; 事象関連電立; P1; N170; N270-330; N330-390; 等輝度; 快表情; 機能的MRI; 事象関連電位; 顔認知; 表情認知; 事象関連電位(ERP); 等輝度顔刺激; P100

視覚系のニューロンの特性に基づき、ヒトの大細胞系(粗い形態視)と小細胞系(細かい形態視)をできる限り選択的に刺激できる低空間周波数顔刺激(LSF)と高空間周波数顔刺激(HSF)を画像工学的に作成した。これらを刺激として事象関連電位(ERP)を記録し、顔と表情認知の脳内処理過程を解析した。その結果、潜時約110ms(P1)で顔の全体処理(大細胞系)、潜時170ms(N170)で顔の輪郭や細部情報(小細胞系)を検出することを明らかにした。表情については、まず潜時270-310msで快(喜び)と不快(怒りと恐怖)間の表情弁別が大細胞系により大まかに行われ(N270-310)、引き続いて潜時330-390msにおいてはネガティブ表情同士(怒り対恐怖)の区別が小細胞系によって詳細に行われる(N330-390)ことを示した。さらにP1成分は視覚刺激の輝度やコントラストに鋭敏に影響されるため、等輝度の顔画像刺激を作成した。その結果、等輝度顔刺激ではP1が出現したのに対し、等輝度家画像では検出されなかった。この結果はP1成分が顔刺激に対して頑強性をもっていることを示している。顔の認知にはこれまでN170が重要といわれていたが、それよりも70ms早く輝度情報に依存しない特異的顔処理が行われていることを示した。さらに等輝度刺激特異的なN2成分が記録され、これは顔のコントラスト検出の機能と関連することを提起した。加えてこれまで注目されていなかった快表情の脳内の詳細な賦活部位を確定するためにLSFとHSF喜び表情に対して機能的MRI(fMRI)を記録した。その結果LSF喜び顔に対して扁桃体と左上側頭溝の賦活が明瞭であった。これにより快表情認知では、特に情動の処理に関与する扁桃体と社会的視覚刺激に応答する側頭溝の賦活が、LSF情報によってより賦活されることが分かった。

低空间频率面部刺激（LSF）和高空间频率面部刺激可以根据视觉系统（HSF）神经元的特征选择性地刺激人类大细胞系统（粗形态视觉）和细细胞系统（精细形态视觉）。使用图像工程创建。使用这些作为刺激，我们记录了事件相关电位（ERP）并分析了面部和表情识别的大脑处理过程。结果显示，可以在约110ms（P1）的延迟下处理整个面部（大细胞系统），并且可以在170ms（N170）的延迟下检测面部轮廓和详细信息（细小细胞系统）。关于面部表情，愉悦（喜悦）和不悦（愤怒和恐惧）之间的面部辨别首先由大细胞系统在 270-310 毫秒（N270-310）的延迟时间粗略执行，然后在 330-390 毫秒的延迟时间执行。研究表明，消极面部表情（愤怒与恐惧）之间的区分是由小细胞系统（N330-390）详细执行的。此外，由于 P1 分量受到视觉刺激的亮度和对比度的敏感影响，因此我们创建了具有相等亮度的面部图像刺激。结果，P1出现在等亮度面部刺激中，但在等亮度房屋图像中没有检测到。该结果表明 P1 分量对面部刺激具有鲁棒性。到目前为止，N170 被认为对于人脸识别很重要，但我们表明，不依赖于亮度信息的特定人脸处理比 N170 早 70 毫秒。此外，还记录了等光刺激特异性 N2 成分，我们认为这与面部对比度检测功能有关。此外，我们还记录了LSF和HSF快乐表情的功能性MRI（fMRI），以确定快乐面部表情大脑中的详细激活区域，这一点迄今为止尚未受到关注。结果表明，杏仁核和左颞上沟在 LSF 笑脸反应中明显被激活。这些结果表明，在识别愉快的面部表情时，LSF信息特别激活参与情绪处理的杏仁核和对社会视觉刺激做出反应的颞沟。

项目成果

Different perceptual sensitivities for Chernoffs face between children and adults.

儿童和成人对切尔诺夫的感知敏感度不同。

• 发表时间: 2008
• 作者: Tsurusawa R; Goto Y; Mitsudome A; Nakashima T; Tobimatsu S.
• 通讯作者: Tobimatsu S.

Early ERP components differentially extract facial features: Evidence for spatial frequency-and-contrast detectors

早期 ERP 组件差异化提取面部特征：空间频率和对比度检测器的证据

• DOI: 10.1016/j.neures.2008.08.009
• 发表时间: 2008-12-01
• 期刊: Neuroscience Research
• 影响因子: 2.9
• 作者: T. Nakashima;K. Kaneko;Y. Goto;T. Abe;T. Mitsudo;K. Ogata;A. Makinouchi;S. Tobimatsu
• 通讯作者: S. Tobimatsu

空間周波数情報に基づく快の表情認知機構-fMRIによる検討-

基于空间频率信息的愉悦面部表情识别机制-利用fMRI进行研究-

• 发表时间: 2007
• 作者: 中島大輔;山崎貴男;宮内哲;金子邦彦;後藤純信;飛松省三
• 通讯作者: 飛松省三

Electrophysiological evidence for sequential discrimination of positive and negative facial expressions

积极和消极面部表情顺序辨别的电生理证据

• 发表时间: 2008
• 作者: Nakashima T; Goto Y; Abe T; Kaneko K; Saito T; Makinouchi A; Tobimatsu S.
• 通讯作者: Tobimatsu S.

快の表情認知における空間周波数の影響

空间频率对愉悦面部表情识别的影响

• 发表时间: 2006
• 作者: 中島大輔;山崎貴男;宮内哲;金子邦彦;後藤純信;飛松省三
• 通讯作者: 飛松省三