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基于因果脑功能网络分析的跨种族面孔加工发展机制研究

【摘要】:异族效应(Other-race effect, ORE)是面孔识别中的一类特殊现象,具体指人们对本族面孔的记忆和识别成绩显著地好于外族面孔。异族效应影响了不同种族间的社会交互,并且可能与种族偏见和种族刻板印象等社会现象有关,因此对异族效应形成机制的探查是心理学和认知神经科学等领域的研究热点之一。大量行为研究表明异族效应在婴儿时期就已出现,经历了儿童期的长期发展,至成年期逐渐稳定。然而目前基于神经影像的异族效应研究还较为有限,虽然针对成年人的功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging, fMRI)或事件相关电位(Event-related potential, ERP)等的研究证实大脑功能区域在识别本族和外族面孔时的激活模式及网络连接具有显著差异,但是目前针对儿童异族效应的神经影像研究非常少,尤其是针对神经机制发展轨迹的纵向研究。因此,由于缺乏来自发展方面的证据,异族效应形成的神经机制至今尚不清楚。近年来,由于功能近红外光谱技术(Functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)具有操作简单、安全性高、使用成本低、适用范围广以及时间分辨率高等优点,逐渐被越来越多地应用于脑功能研究,尤其是针对儿童甚至幼儿对象或是具有较强交互式实验背景的研究。基于此,本文采用fNIRS探究本族和外族面孔识别随年龄的变化关系,并基于因果脑功能网络分析揭示神经异族效应(Neural other-race effect, NORE)的发展轨迹。本文主要工作如下:(1)采用多通道功能近红外系统检测了3到13岁的中国儿童在分别进行中国面孔和高加索面孔识别时的额叶与枕叶皮层区域的功能活动情况。利用“学习-再认”范式评估了儿童的面孔识别能力,并采用混合实验设计探究了面孔种族与年龄对面孔识别的交互作用。(2)基于格兰杰因果分析(Granger causality analysis, GCA)构建了被试在进行跨种族面孔加工时的大脑有效功能网络(Effective connectivity, EC)。(3)基于重复测量方差分析(Repeated measures of ANOVA)探究了本族和外族面孔识别时大脑功能网络差异受年龄的调制作用,并结合线性相关分析和事后T检验考察这种神经异族效应的发展模式。通过这些方法,本文发现:(1)年长的儿童具有比年幼儿童更加复杂的面孔识别网络,这反映了随着年龄的增长儿童的面孔识别能力也在不断增强。(2)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。随着年龄的增长,本族和外族面孔识别的因果网络差异也随之发展变化,并且呈现出两种不同的发展模式。(3)儿童对方法和实验环境影响较为敏感,行为上的异族效应结果较不稳定。这表明了在异族效应的研究中神经响应比行为反应更加敏感。

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