201304171358自閉症兒童臉部處理機制之缺損(二)

報告學生:金沛妤

指導老師:王志中 老師

 

 

        自閉症者臉部知覺的發展情形

 

    研究指出ASD族群比起一般人,在配對性別、年齡和智力程度(Hobson 1986)以辨認和記得陌生的臉孔(Boucher and Lewis 1992, Ellis et al. 1994, Gepner et al. 1996, Hauck et al. 1998, Blair et al. 2002)、辨別熟悉的臉孔(Boucher et al. 1998)和辨認情緒(Hobson et al. 1988a , Celani et al. 1999, Howard et al. 2000, Njiokiktjien et al. 2001, Gross 2004)的表現都較差。臉部在非前面的位置時要辨認臉部特別有困難(Davies et al. 1994, Klin et al. 1999);此外,自閉症者在執行簡單的任務有困難,如:決定呈現的臉部其性別或年齡(Hobson 1987, Njiokiktjien et al. 2001),執行依臉部的特徵進行臉孔辨識等較複雜的任務也有困難,如:Behrmann等人2006年的文獻中,指出自閉症成人會將不同性別或不同人的臉配對在一起,且較一般人的反應速度慢,此結果在被要求依據個人的特徵而非性別辨識臉部時特別明顯。

 

    多數學者認為自閉症者並非以整體的方式接收人類臉部的訊息,主要以分析部分要素的方式,如同接收其他物品訊息一般(Landgell 1978, Hobson et al. 1988b, Miyashita 1988, Schultz et al. 2000a ,b, Klin et al. 2002, Joseph and Tanaka 2003),可由以下的發現加以佐證:1)自閉症者對臉部顛倒的敏感性低(Landgell 1978, Hobson et al. 1988b, Tantam et al. 1989)2)ASD兒童和年輕成人用部分特徵的策略分辨臉部,而一般人則以看整體的標準區辨(Hobson 1987, Bormann-Kischkel et al. 1990, 1995, Teunisse and de Gelder 1994);為了確認上述的論點,利用眼神追視(eye-tracking)的結果發現相較於一般人,ASD主要將眼神凝視放在臉部非必要、外在的結構上,且忽略內在特徵,特別是眼睛(Klin et al. 2002, Pelphrey et al. 2002, Dalton et al. 2005, but see, van der Geest et al. 2002, Bar-Haim et al. 2006),而自閉症者當需要辨別臉部或定義臉部的情緒表現時也會使用觀察嘴巴的特定策略(Landgell 1978, Hobson et al. 1988b, Joseph and Tanaka 2003, Klin et al. 2002, Gross 2004)Klin等人2002年的研究也指出自閉症者當看影片中演員的臉部時主要聚焦在嘴巴,反而將眼睛視為不重要的訊息來源,但也有學者即使認為ASD傾向忽略眼睛區域,且沒有觀察到ASD偏好在嘴巴區域(van der Geest et al. 2002, Dalton et al. 2005, Bar-Haim et al. 2006)

 

    高功能的ASD在基本情緒的認知標記沒有受損,但在臉部表現的自動處理有差異性(Wang et al.)Bird等人(2006)fMRI研究注意力的角色,並分析對社會刺激(臉部)和物品(房屋)圖片的反應,認為ASD與一般人相比缺乏注意力調節,特別是在臉部特定區域的社會刺激的反應,尤其在左側梭狀回特別明顯,也發現到ASD顯示出對臉部注意力調節(attentive modulation)的右大腦半球偏好,以及對物品注意力的雙側調節,但一般人對臉部或物品皆是注意力雙側調節,透過以上數據,學者假定紋外皮質區域間連結的調節問題,像是梭狀核和初級視覺皮質(V1)

 

                臉部訊息處理的腦部神經機制

 

    多位學者認為要辨認一張臉孔,大腦必須處理與會改變的臉部部分有關的訊息,像是臉部表情、眼睛凝視方向、或頭部的位置,以辨認臉部的擁有者,此外,任何小改變都可能在臉部辨識的過程造成曲解(Haxby et al. 2000)

 

    臉部的處理由核心系統(the core system)控制,位於兩大腦半球的紋外皮質(extrastriate cortex)的不同功能區域,一個位於下枕中回(inferior occipital gyrus),與早期臉部知覺有關,另兩個則位於後側顳上溝(posterior part of superior temporal sulcus),分析臉部可改變的部分;以及外側梭狀回(lateral part of fusiform gyrus),分析臉部辨識時不變的要素( Sergent et al. 1992, George et al. 1999, Hoffman and Haxby 2000, Haxby et al. 2002, Gobbini and Haxby 2007),梭狀回在臉部視覺任務較物品視覺任務的活化大,此活化包含梭狀回臉部區域(Fusiform Face Area, FFA)(Howner et al. 2011),通常在右側的活化會大於左側(Kanwisher et al. 1997),且FFA在臉部處理為高程度的方式,提供辨識的處理(Nagy et al. 2012)。此外,Haxby等人於2000年發表的文獻中也強調完整的分析臉部資訊必須仰賴核心系統的合作,包含其他認知功能有關的腦部結構,如:空間注意力(spatial attention)、情緒處理(emotional process)、和聽覺口語理解(auditory verbal comprehension)

 

    透過神經影像技術了解與處理臉部知覺有關的大腦部位,以下對各相關的結構進行介紹:

l          梭狀回(fusiform gyrus, FG)

    臉部特定區域之一位於梭狀回,當看到臉部時活化會達到最高等級,尤其是大腦右半球,當看到非臉部的影像刺激,活化會明顯減少(Aguirre et al. 1998, Haxby et al. 1999, Ishai et al. 1999)。梭狀回中的FFA(fusiform face area)被認為當臉部的影像出現在前方時會明顯活化,當必須從背後辨認出一個人時,FFA的活化則會明顯減少(Tong et al. 2000),指出FFA不只分析身體上半部的型態,還包含臉的型態;此外,發現當看到動物的臉或卡通角色的臉孔時,FFA的活化也會增加(Chao et al. 1999b, Tong et al. 2000)

 

l          顳上溝(superior temporal sulcus, STS)

    發現可改變的要素,像是情緒表達和嘴唇動作,都是由位於後側顳上溝的第二個臉部特定區域處理(Kanwisher et al. 1997, Puce et al. 1998, Chao et al. 1999a , Halgren et al. 1999, Haxby et al. 1999, Allison et al. 2000, Hoffman and Haxby 2000, Puce et al. 2007, see also Gauthier and Logothetis 2000)HoffmanHaxby 2000發表的文獻進一步發現當將注意力放在臉部可改變的部分時,STS區域的活化特別明顯。除了顳上溝,還有其他高度特化的結構處理臉部動態的部分,例如:頂葉內溝(intraparietal sulcus)分析預測的眼神凝視方向,與注意力有很重要的關係(Puce et al. 1998, Hoffman and Haxby 2000);與說話有關的嘴唇動作會活化聽覺皮質(auditory cortex)(Calvert et al. 1997);杏仁核(amygdala)、邊緣系統(limbic system)的其它結構、右側體感覺皮質(somatosensory cortex)和前側額葉皮質(frontal cortex)分析情緒表現(Breiter et al. 1996, Haxby et al. 2000, Adolphs 2003, Palermo and Rhodes 2007, Vuilleumier and Pourtois 2007)

 

l          枕葉(occipital)、顳葉(temporal)和額葉(frontal)區域:

    影像技術讓學者精確指出有其他區域參與臉部知覺處理,稱為枕下回(inferior occipital gyrus,又稱為Occipital Face Area, OFA) (Kanwisher et al. 1997, Chao et al. 1999a , Halgren et al. 1999, Haxby et al. 1999, Adolphs 2003)、前側中顳回(anterior part of middle temporal gyrus, AMTG)、眶額皮質(orbitofrontal cortex) (Sergent et al. 1992, Nakamura et al. 2000, Gorno-Tempini and Price 2001)和右側的腹外側前額葉皮質(right ventrolateral prefrontal cortex) (Marinkovic et al. 2000)。根據Haxby等人提出的模式得知枕下回(inferior occipital gyrus)與初步的臉部分析有關,且投射到FFASTS(Haxby et al. 1999, 2000)任務活化FFA也能增加枕下回的活化,指出OFA也參與在臉部辨識的過程(Hoffman and Haxby 2000, Haxby et al. 2000)。而AMTG和眶額皮質在看到有名或熟悉的臉時會高度活化(Sergent et al. 1992, Gorno-Tempini et al. 1998, Nakamura et al. 2000, Gorno-Tempini and Price 2001)Marinkovic等人在2000年的研究也指出右側的腹外側前額葉皮質區域有一些神經元對人類臉部特別的活化。

   

    進一步由神經影像的結果得知大部分的臉部活化都位在外側的梭狀回稱為FFA,因此進一步探討梭狀回臉部區域(fusiform face area, FFA)對臉部知覺的特化性。許多研究結果指出FFA能決定臉部辨識,有三個主要的臉部刺激圖像能讓FFA反應:1)典型面向前方的臉部位置,2)特定臉孔部分的呈現(如眼睛、鼻子、嘴巴),及3) 上方及側邊輪廓大約是橢圓形的頭髮;但這些刺激中哪個對於使FFA產生反應最重要?Liu等人於2003年的研究發現FFA對三種刺激皆會反應;YovelKanwisher2004年的研究發現FFA在分辨一對臉部圖片是否在臉部結構或其空間位置有所不同時皆會活化,指出FFA在分辨臉部結構及臉部結構的位置上扮演的角色;因此,FFA不只對特定的臉部圖像具敏感度,也會對整體臉部的圖像反應。

 

    有研究指出FFA對熟悉臉部的反應較陌生臉部反應增加(Lehmann et al. 2004),也有使用PET的研究發現對熟悉臉部的反應減少(Rossion et al. 2003c ),還有研究發現FFA對熟悉或陌生臉部的反應沒有差異(Eger et al. 2005, Pourtois et al. 2005b, see also Gorno-Tempini et al. 1998, Gorno-Tempini & Price 2001);雖然研究的結構不能提供強化FFA對臉部辨認很重要的證據,但也沒有發現違背此假說的證據。

 

    另外,YovelKanwisher2004年的研究發現FFA對直立的臉部比顛倒的臉部反應較大;2005年的研究指出行為表現在直立的臉部比顛倒的臉部反應增加,而在FFA也會發現相同的增加情形,指出FFA─臉部顛倒效應與行為─臉部顛倒效應間的相關性。而臉部比物品出現較大的顛倒效性表示整體性的處理直立而非顛倒的臉部訊息(Farah et al. 1995),也有更多直接的證據從混合性效應指出整體的訊息處理(Young et al. 1987),受試者不能從混合臉孔的上或下半部辨認出另一半的臉部,除非兩半邊的臉部沒有接在一起。

 

    許多研究將與臉部處理有關的特定區域進行比較,比較FFA和其他兩個臉部特定區域的反應,分別為在外側枕葉的OFA和在後側顳上回的fSTS,結果認為FFAOFA主要與分辨人類臉孔有關,而fSTS則明顯與臉部的其他面向有關,像是情緒表現和凝視(Haxby et al. 2000)

 

l          FFAOFA的比較:

    Rotshtein等人在2005年發現OFA對臉部刺激的物理方面較FFA敏感,在實驗中不論接收到的刺激相同或不同,OFA對物理上有差異的兩張臉有相同反應,與FFA對接收相同刺激的敏感度相反;最近對臉部顛倒效應的神經基礎進行研究,Yovel等人(2005)發現OFA對直立和顛倒臉孔有相同反應,且行為─臉部顛倒效應與OFA─臉部顛倒效應沒有相關,但FFA對直立的臉孔比顛倒的臉孔有較大反應,此反應差異與行為─臉部顛倒效應相關;FFA會對臉部結構及臉部結構位置反應,但OFA只對臉部結構敏感(Liu et al. 2003)。綜合上述,這些發現表示在FFA的臉部呈現與臉部的知覺辨認較有關,OFA的呈現則反應出較多臉部刺激的物理方面。

 

l          FFAfSTS的比較:

    研究發現這兩區域的功能有明顯不同。首先,發現FFA與成功的臉部偵測較fSTS有關,AndrewSchluppeck(2004)指出FFA對模糊的臉部刺激(Mooney face)較對點狀的反應較大,但fSTS兩者皆沒有差別,也就是FFA與成功的臉部偵測有關,但fSTS無關,說表示兩區域的功能分化;許多研究發現fSTS強烈的臉部顛倒效應(Haxby et al. 1999; Leube et al. 2003; Yovel et al. 2005b),與FFA相反的是fSTS的臉部顛倒效應與行為的臉部顛倒效應無關。

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