自闭症儿童的整体和基于部分的面孔识别

文献:Robert, M. J., & James, T. (2003). Holistic and part-based face recognition in children with autism. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 44(4), 529–542. https://doi.org/10.1111/1469-7610.00142

论文原文

1.背景介绍 ¶

面孔作为一类视觉刺激非常同质（homogenous），因为它们具有高度相似的结构，总是由相同基本配置的相同部分（例如，眼睛、鼻子、嘴巴）组成（例如，鼻子位于眼睛下方和嘴巴上方）。与大多数其他形式的物体识别相比，面孔识别更依赖于整体处理的观点得到了“面孔反转效应（face inversion effect）”的有力发现的间接支持。反转对面孔识别的极度负面影响被认为是通过破坏整体人脸的预期空间配置来运作的，因此需要使用基于特征的识别策略来识别反转后的面孔，这些策略对反转后的面孔不太敏感，识别非面孔对象比识别面孔更有效。

Carey 和 Diamond（1977）发现倒置对 6 岁和 8 岁儿童的面部识别能力的影响并不比它对房屋识别能力的影响大。年幼的孩子没有反转效应，这让Carey & Diamond得出结论，他们还没有从整体上表征面部，而是根据孤立的细节或部分（例如浓密的眉毛）对面部进行编码和识别。但之后的研究并不支持这一结果，Carey 和 Diamond (1994) 一项研究比较了儿童对复合面孔（一张熟悉面孔的上半部分和另一张熟悉面孔的下半部分对齐）和非复合面孔（两个半张面孔不对齐）的识别，发现在复合条件下，即使是年幼的孩子也将两个不同的脸作为一个整体来处理。

已经有大量证据表明，自闭症患者以异常的方式编码和记住面孔。Langdell (1978) 发现，根据嘴部区域的孤立视图，自闭症儿童在识别面部方面都明显优于对照组。被试内部的比较表明，年幼的自闭症儿童更善于从嘴巴线索中识别同龄人的面孔，而不是从眼睛线索，而年龄较大的自闭症儿童在这两种条件下的表现相似。Hobson、Ouston 和 Lee (1988) 还证明，年龄较大的自闭症青少年在识别倒立的面孔方面明显优于对照组。总之，有大量证据表明自闭症患者人脸识别能力不足，并采用非典型的人脸识别策略。

然而，与部分面部特征相比，自闭症在处理整体面孔方面相对不足的假设尚未得到直接测试。我们不知道自闭症中基于特征的面部处理，例如 Langdell (1978) 建议的对嘴部区域的明显关注，是否是由于整体感知过程的失败而发生的，或由于其他可能的处理异常。在本研究中，使用 Tanaka 和 Farah (1993) 的整体 - 部分方法比较了典型发育儿童和自闭症儿童的整体和部分人脸识别过程。这种方法认为，如果对人脸进行整体处理，那么在整脸识别中会比单独识别某一个面部特征（如，鼻子、嘴巴）有优势，但对于倒置的人脸，就没有了整体处理优势。

2.假设 ¶

与正常发育的儿童和年龄和智商匹配的非自闭症对照组相比，自闭症儿童不会证明面部的整体处理，并且不会表现出比嘴巴识别更好的眼睛识别的规范模式。

3.研究以 ¶

27 名 9 岁 (M = 9; 4; SD = 0; 4) 和 30 名 11 岁 (M = 11; 3; SD = 0; 4)典型发展儿童。

图1

面孔刺激是按照 Tanaka 等人 (1998, Exp. 3) 构建的。所有原始面部图像均以中性表情记录。使用Adobe Photoshop图形软件，将一个孩子的面部轮廓、第二个孩子的眼睛、第三个孩子的鼻子和另一个孩子的嘴巴混合制作出12张目标面孔（6个男孩和6个女孩）。通过用新面孔的眼睛、鼻子或嘴替换目标面孔的眼睛、鼻子或嘴巴，为 12 个目标面孔中的每一个斗殴制作了三个衬托面孔（foil faces）。使用常见的非面孔物体图形的灰色图像制作了一组练习刺激。

刺激呈现使用 SuperLab Pro 2.0 软件进行编程，所有的刺激都在一个 17 英寸的触摸屏计算机显示器上呈现。练习过程由三部分组成：

第一部分：熟悉非面孔物体整体和部分刺激，屏幕中央呈现目标刺激3.5s，接下来一张目标刺激图和一张衬托刺激图片同时呈现，指示被试选择目标刺激图片，如果被试选择错误，主试会给出提示进行纠正，整体和部分物体识别总共交易进行12次。

第二部分：10次非面孔物体识别测试，被试判断错误的情况下不再纠正。

第三部分：介绍测试程序，进行两次整体面孔识别试验，一次直立，一次倒置。

实验程序开始时，告知被试“触摸和屏幕中央出现的相同的一张面孔”。屏幕呈现目标面孔3.5s，立即进入选择识别测试（目标面孔和只有一个区别特征的衬托面孔同时呈现）。整体面孔和部分面部特征出现在屏幕上相同的位置。被试要在8s内做出反应，之后出现1s的空白屏幕，继续下一个面部刺激。在整体面孔和部分面部特征条件下，对三个特征中的每一个都呈现了6个（3名男生，3名女生）直立和6个倒置的刺激，总共72个试次。

对每个年龄组的正确反应数量进行重复测量方差分析，其中包含因素方向（直立与倒立）、测试类型（整体与部分）和特征（眼睛、鼻子与嘴巴）。主要兴趣是预测方向 × 测试类型的交互作用，即在直立面部条件下儿童在整体面部的表现比部分面部特征测试条件下表现更好，但在倒立面部条件下则不然。结果表明，两个年龄组在直立面部条件下识别眼睛和嘴巴表现出预期的整体面孔优势，以及单独识别鼻子的优势。

当只考虑眼睛和嘴巴试验时，9岁儿童和 11 岁儿童存在方向×测试型交互作用，表明在直立而不是倒置的面孔条件下的整体面孔识别优势。当分别分析眼睛和嘴巴试验时，也观察到在直立条件下整体优势的相同模式，但在倒置条件下整体和部分识别之间没有差异。意外的是，在倒置条件下，9岁的儿童表现出嘴部单独识别的优势，而不是整体面孔优势。

额外的配对样本 t 检验证实了用于识别整体面部的方向（即倒置）效应，但不能用于孤立部分识别。9 岁和11岁儿童识别直立的全脸比识别倒立的全脸明显更好，但它们对直立和倒立面部部分特征的识别准确度没有差异。无论是整体面孔识别依赖于眼睛还是嘴巴，都有很强的反转效应。在直立条件下，儿童通过眼睛识别面孔的能力优于通过嘴巴识别面孔的能力。将年龄组作为被试间因素的混合模型方差分析表明，11 岁儿童的整体表现优于 9 岁儿童。

4.研究二 ¶

22 名自闭症儿童， 21 名男性和 1 名女性；20 名有语言障碍和/或语言延迟病史的非自闭症儿童， 14 名男性和 6 名女性。

同研究一。

无论是在直立或倒立方向，还是在整体或部分测试类型中，自闭症组和对照组在鼻子试验中表现始终不佳。首先分别分析各组的结果，以确定他们是否表现出与研究 1 中典型发育的 9 岁和 11 岁儿童相同的测试类型、方向和特征效应模式。然后进行组间比较以评估为自闭症组确定的表现模式的差异是否具有统计学意义。

当眼睛和嘴巴试验一起分析时，有显著的方向 × 测试类型交互作用，表明在自闭症儿童中直立而不是倒立的整体面部具有优势。当分别分析眼睛和嘴巴试验时，发现这种相互作用适用于嘴巴，但不适用于眼睛。

当眼睛和嘴巴试验相结合时，非自闭症对照组的被试没有表现出显著的定向×测试类型交互，但在直立条件下，表现模式倾向于整体识别而不是部分识别。配对样本 t 检验证实了直立整体对直立部分识别的近乎显著影响，但在倒置条件下整体和部分识别表现之间没有差异。与自闭症儿童相比，非自闭症儿童在全脸识别依赖于眼睛时（直立和倒立分别为 76% 和 53%）以及当全脸识别取决于嘴巴（60% 对 49% 正确）时有显著的方向效应。对照组在识别直立面部的眼睛（正确率 72%）方面比嘴巴（正确率 56%）更熟练。

图2

组间分析的目的是直接比较两组中特征对人脸识别的影响。首先，对所有直立测试试验进行了具有组、测试类型和特征因素的混合模型方差分析。测试类型有一个主要的效应，在整体面孔中比部分测试试验具有更好的表现。另一个显著效应是组 × 特征交互，反映了两组之间在眼睛和嘴巴试验中表现的相反模式，如图 2 所示。独立样本 t 检验显示组之间在眼睛识别方面的差异比在嘴部识别方面的差异更大。

图3

对全脸试验进行了第二个混合模型方差分析，其中包含因素组、方向和特征，以评估基于特征的组间倒置效果的差异。方向的主效应很强，有很强的组×方向×特征相互作用。从图 3 中可以看出，这种效应主要反映了自闭症组眼睛识别的反转效应非常弱，而对照组的眼睛识别反转效应很强。与自闭症组相比，对照组的眼睛识别反转效应显著更大。尽管自闭症组的嘴部倒置效应强于对照组，但该组差异没有达到统计学意义。

5.总结 ¶

这些发现表明，自闭症患者的面部识别异常并不能完全用整体面部处理的障碍来解释，并且当自闭症儿童处理来自人脸的信息时，嘴部区域具有不同寻常的意义。