一支研究團隊已經(jīng)成功確定了大腦檢測他人凝視方向的精確時刻。

日內(nèi)瓦大學

7月4日消息

凝視在日常社交互動中扮演著核心角色。我們即時溝通的能力依賴于大腦檢測和解讀他人凝視方向的能力。我們的大腦是如何檢測凝視方向的，又有哪些因素會影響這一過程呢？在《神經(jīng)影像》（NeuroImage）雜志最近發(fā)表的一項研究中，日內(nèi)瓦大學（University of Geneva ，UNIGE）的一支研究團隊以前所未有的精確度，成功確定了大腦檢測凝視方向的精確時刻。這些發(fā)現(xiàn)極大地增進了我們對自閉癥譜系障礙的理解，并可能為阿爾茨海默病患者提供治療前景。

研究于2024年7月發(fā)表在《NeuroImage》（最新影響因子：4.7）雜志上

從我們出生的那一刻起，人臉就是我們最常見、最一致的視覺刺激。我們的大腦已經(jīng)發(fā)展出記憶和識別面孔以及解讀他們傳達的信息的專業(yè)技能。例如，直接的目光注視表示渴望參與社會互動，而避免目光接觸則傳達相反的信息。

但是，我們的大腦能以多快的速度理解他人的注視呢？這一課題已被廣泛研究。然而，現(xiàn)有的研究主要集中在對眼部區(qū)域的孤立研究，而忽略了頭部方向等其他因素。

凝視的腦部分析

日內(nèi)瓦大學的研究團隊向參與者展示了具有不同頭部和凝視方向的 3D 化身。在第一個任務(wù)中，志愿者需要指出頭部的方向；在第二個任務(wù)中，他們需要識別眼睛的方向。通過使用腦電圖分析大腦活動，研究團隊發(fā)現(xiàn)，這兩個過程可以相互獨立地被可靠地解碼。

“該實驗還展示了在處理這兩種信息時存在的一定的層次結(jié)構(gòu)。大腦首先會在 20 毫秒后開始感知更全局的視覺線索，即頭部的方向，然后在 140 毫秒后開始關(guān)注更局部的信息，即眼睛。這種層次結(jié)構(gòu)隨后能夠?qū)⒀劬�區(qū)域和頭部方向的信息進行整合，以確保對凝視方向的準確和有效判斷，”日內(nèi)瓦大學心理學與教育科學學院博士后研究員兼副研究員、該研究的第一作者 Domil? Tautvydait? 解釋道。

該研究還表明，當參與者被明確要求注意所呈現(xiàn)面孔的凝視時，對凝視方向的解碼會顯著更加準確。這意味著任務(wù)背景會影響對凝視的感知和理解。“在日常生活中，這些結(jié)果表明，當人們積極投入‘社交模式’時，他們會更好地、更快地識別他人的意圖，”日內(nèi)瓦大學心理學與教育科學學院高級講師、日內(nèi)瓦大學實驗社會認知實驗室（ESClab）主任、該研究負責人 Nicolas Burra 解釋道。

一種前沿的方法

該方法為這兩種機制提供了極為準確的結(jié)果。通過將使用腦電圖（EEG）分析的神經(jīng)活動與機器學習技術(shù)相結(jié)合，研究團隊能夠在參與者意識到之前，就預測出對凝視和頭部方向的解碼。“這種方法是該領(lǐng)域的一項重大技術(shù)創(chuàng)新，能夠進行比以往更精確的分析，” Nicolas Burra 補充道。

在自閉癥譜系障礙患者中，這種信息的解碼可能會受損，他們可能更傾向于避免眼神交流。阿爾茨海默病也是如此，隨著疾病的進展，記憶困難會使患者與他人的關(guān)系變得貧乏，并經(jīng)常導致社交退縮。因此，了解檢測凝視方向的神經(jīng)機制至關(guān)重要。

該研究結(jié)果和所使用的方法為兒童自閉癥譜系障礙的早期診斷做出了具體貢獻。關(guān)于阿爾茨海默病，隨著疾病的進展，最引人注目的癥狀之一就是無法識別面孔，甚至是家人的面孔。因此，這項研究為更好地理解與減少社交互動和面部記憶相關(guān)的神經(jīng)機制鋪平了道路——這是目前加拿大麥吉爾大學（McGill University）Tautvydait? 博士正在研究的一個課題。日內(nèi)瓦大學實驗社會認知實驗室（ESClab）將繼續(xù)在這一領(lǐng)域進行研究，通過分析現(xiàn)實生活中社交互動中的這些過程來推進相關(guān)研究。

創(chuàng)立于1559年的瑞士日內(nèi)瓦大學

參考文獻

Source：University of Geneva

How our brain decodes other people’s gaze

Reference：

Domil? Tautvydait? et al, The Timing of Gaze Direction Perception: ERP Decoding and Task Modulation, NeuroImage (2024). DOI: 10.1016/j.neuroimage.2024.120659

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       原文標題 : 我們的大腦如何解讀他人的凝視