基于自然图像的面孔身份识别行为评估测试在面孔失认症案例PS中的验证

《Scientific Reports》：A simple behavioral evaluation test of human face identity recognition with natural images validated with the case of prosopagnosia PS

【编辑推荐】本研究针对传统面孔身份识别(FIR)行为测试存在生态效度低、任务复杂等挑战，开发了两种基于自然图像的非语言行为测试方法。通过在正常人群和著名面孔失认症患者PS中进行验证，发现任务能有效区分正常与异常FIR表现，且具有高敏感性（患者准确率接近随机水平）和良好效度（呈现熟悉性和倒置效应）。这些简单快速的任务为临床神经心理学评估FIR功能完整性提供了新工具。

　　

在日常生活中，我们能够轻松地从成千上万张面孔中识别出熟悉的人，这种被称为面孔身份识别（Face Identity Recognition， FIR）的能力是人类社会互动的基石。然而对于面孔失认症（prosopagnosia）患者来说，这项看似简单的任务却变得异常困难——他们无法通过面部特征来识别他人，甚至可能认不出朝夕相处的家人。

传统的FIR行为测试虽然已经发展数十年，但普遍存在明显局限性。许多测试为了增加难度而使用编辑过的图像（如去除头发和耳朵等外部特征）、灰度照片或高度相似的人工合成面孔，这些设计虽然能有效区分正常人群的个体差异，但牺牲了生态效度。更关键的是，像剑桥面孔记忆测试（CFMT）这样的经典测试往往涉及复杂的学习和记忆成分，使得测试结果受到多种非特异性认知因素的影响。此外，大多数名人面孔识别测试需要受试者进行言语命名或提取语义信息，这在有语言障碍的临床人群中应用受限。

针对这些问题，由Angélique Volfart、Caroline Michel和Bruno Rossion组成的研究团队在《Scientific Reports》上发表了一项研究，验证了两种使用自然图像的非语言FIR行为测试。这些测试最初在针对面孔选择性脑区的直接电刺激（DES）研究中被证明有效，本研究则通过将其应用于正常人群和著名面孔失认症患者PS，系统评估了其敏感性和有效性。

研究采用了两种简洁的行为测试。测试一为三选一熟悉性选择任务，要求参与者从三张同时呈现的面孔图片（一张名人和两张非名人）中选择出熟悉的名人身份。测试二为面孔身份匹配任务，要求参与者将不同视角的熟悉或不熟悉面孔与目标面孔进行身份匹配，同时考察了正立和倒置呈现条件的影响。两项测试均使用自然环境下采集的彩色面部图像，保留了所有外部特征和自然变化，大大增强了测试的生态效度。

研究方法上，研究团队招募了年轻成人（17名，平均年龄23.76±3.07岁）和年龄匹配的老年对照组（8名，平均年龄66.62±3.07岁）作为正常参与者，并与著名面孔失认症患者PS（66岁女性）进行对比。PS是科学文献中记录最详尽的脑损伤性面孔失认症案例之一，1992年头部受伤导致双侧不对称脑损伤，主要影响右枕下回和左梭状回中部。研究采用E-Prime 2.0创建和运行实验任务，使用Crawford和Howell的单案例比较t检验进行统计分析，并对p值进行错误发现率（FDR）校正。

测试1结果：熟悉性选择任务

年轻参与者和年龄匹配对照组在面孔和姓名熟悉性选择任务中均表现接近完美（准确率94-98%），而PS在面孔任务中的表现处于随机水平（36%），与正常对照组形成鲜明对比。有趣的是，PS在相同的姓名选择任务中表现完美（100%），表明她的缺陷特异于面部处理而非语义知识缺失。反应时分析进一步显示，PS在面孔任务中的反应速度极慢（平均13,566毫秒），比对照组慢约7倍，而在姓名任务中仅慢约2.7倍。

测试2结果：面孔身份匹配任务

面孔身份匹配任务评估了参与者在不同条件（熟悉/不熟悉面孔×正立/倒置）下的表现。年轻参与者进行了两次测试以评估重测信度。结果显示，正常参与者在正立条件下对熟悉和不熟悉面孔的匹配准确率均接近天花板水平（97%左右），而倒置导致准确率显著下降（约10-12%）。反应时分析显示，正立面孔的处理速度快于倒置面孔（倒置效应），熟悉面孔快于不熟悉面孔（熟悉性效应），且这两种效应在正立条件下更为明显。

PS在该任务中的表现则截然不同。虽然她的总体准确率（80.7%）显著高于随机水平（50%），但明显低于年龄匹配对照组，尤其是在正立面孔条件下。更重要的是，PS没有表现出正常的倒置效应（正立与倒置面孔表现无差异）和熟悉性效应（对名人面孔无识别优势）。反应时分析进一步凸显了她的缺陷——PS的平均反应时比对照组慢约4.6倍，且缺乏正常的刺激效应模式。

重测信度分析显示，任务在反应时指标上表现出高可靠性（Spearman's rho = 0.68-0.84），与常用FIR测试相当，而准确率因天花板效应导致信度评估受限。

研究结论与意义

本研究验证的两种简单非语言FIR测试具有多项重要优势。首先，它们具有高生态效度，使用自然图像并保留了真实世界面孔识别的关键特征。其次，测试对异常FIR表现具有高敏感性，在患者PS和正常对照组间产生了最大对比度。第三，测试简单快速，适合临床神经心理学评估。第四，测试避免了言语输出需求，减少了语言因素对结果的影响。

特别值得注意的是，正常参与者在自然图像下的优异表现挑战了"人类不擅长识别陌生面孔"的传统观点。研究表明，当使用生态效度高的刺激和明确的二选一迫选任务时，正常成年人表现出强大的陌生面孔识别能力。

研究的局限性包括：因正常参与者表现接近天花板而导致的个体差异区分度有限；名人面孔需要根据目标人群的文化背景进行定制化更新；以及自然图像难度平衡的挑战。未来研究可考虑建立跨代际的面孔数据库、增加对比反转条件或采用频率标记脑电图等客观测量方法。

总体而言，这些简单行为测试为快速评估正常和病理人群的FIR功能完整性提供了有效工具，特别适合临床神经心理学应用。它们不仅有助于面孔失认症的诊断，也为理解人类面孔识别能力的本质提供了重要见解。