Как стать автором
Обновить
172.74
Рейтинг
ua-hosting.company
Хостинг-провайдер: серверы в NL до 300 Гбит/с

Лица там, где их нет: парейдолия и восприятие эмоций

Блог компании ua-hosting.company Обработка изображений *Научно-популярное Мозг Биология


Если глаза это зеркало души, то лицо это инструмент, играя струнами которого, мы способны выразить невообразимо широкий спектр эмоций, не произнеся ни слова. Для человека, как для социального существа, передача информации, в том числе и эмоциональной, от особи к особи является крайне важным элементом социализации. Порой достаточно одного лишь взгляда или приподнятого уголка губ, чтобы понять настроение собеседника. Кто-то подмечает такие мелкие детали лучше других, а кто-то не способен увидеть злость на лице, даже если оно будет пурпурным и перекошенным от этой малоприятной эмоции. Тем не менее, для человека распознавать лица это навык по своей природности сравнимый с навыком дышать. Однако порой мы видим лица там, где их быть не должно. Ученые из Сиднейского университета (Австралия) провели исследование этого необычного явления. Видим ли мы реальные лица лучше иллюзорных, как мы оцениваем эмоции нереальных лиц, и что является основой парейдолии? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования


«Иисус на тосте» — так получил название феномен, когда люди видят изображение Христа на продуктах питания (чаще всего на жареных тостах). Когда в СМИ начали появляться подобного рода истории, возникло немало споров, что вполне ожидаемо, когда затрагивается религиозная тематика. Кто-то предполагал, что это знак свыше, кто-то считал это банальной подставой ради появления в местной газете, а кто-то решил капитализировать это и создал тостер, делающий тосты с изображением Иисуса. Богохульство это или нет, пусть решают теологи, но сам феномен «Иисус на тосте» с религией не особо связан, ведь человек может видеть далеко не только сына Божьего и далеко не только на продуктах питания.


Примеры парейдолии.

Выражение лица человека является одним из самых сильных и универсальных инструментов социальной коммуникации. Способность распознавать выражения лиц и понимать соответствующие им эмоции включает в себя как аффективные, так и перцептивные компоненты, которые до сих полностью не описаны.

Результаты многочисленных трудов показали, что лица привлекают наше внимание, а эмоциональное выражение лица всегда будет иметь приоритет перед нейтральным. Из этого следует, что распознавание выражения лица основана на работе специализированных областей мозга, которые реагируют на динамические сигналы лица. Но мы слишком мало знаем о свойствах областей мозга, участвующих в распознавании выражения лица, в том числе о том, какие визуальные особенности имеют решающее значение для этого сложного процесса.

Основная проблема изучения мозга и его связи с распознаванием лиц заключается в большом числе переменных. Лицо человека передает множество эмоций разной степени выраженности, задействуя при этом разные комбинации мышц. Пока известно, что участок бровей важен для распознавания грусти, а участок рта для счастья. Однако выделить из этого множества конкретные стимулы, отвечающие за сам факт распознавания лица, ученым пока не удалось.

Ранее проводились эксперименты (к примеру, Transmitting and decoding facial expressions), когда испытуемым предоставляли изображения лиц, на которых отсутствовали те или иные черты. В ходе этих тестов удавалось выявить ключевые различия между выражениями, которые влияют на поведенческие характеристики. В результате было решено, что локальная обработка визуальных признаков является фундаментальной для распознавания выражений. Но, опять же, тесты были связаны с выражениями лиц, принадлежащих людям, хоть и в измененном виде.

В рассматриваемом нами сегодня труде ученые решили изучить другой аспект распознавания лиц — парейдолию лица, т.е. зрительную иллюзию, когда человек видит лица там, где их быть не должно. Любопытно, что парейдолия присуща не только людям, но и другим приматам.

Нейровизуализация человека и поведенческие исследования показали, что восприятие иллюзорных лиц имеет общие механизмы с восприятием реальных лиц. Тем не менее, есть заметные различия в нейронном представлении иллюзорных и реальных лиц. А реакция мозга на иллюзорное лицо исчерпывает себя уже спустя четверть секунды, т.е. мозг крайне быстро понимает, что это лицо не настоящее, а лишь иллюзия. Это подтверждалось и во время тестов на поиск лиц, когда испытуемые быстро находили иллюзии, но еще быстрее находили реальные лица.

Подготовка к опытам


Для изучения парейдолии были проведены практические тесты, участниками которых стали 17 студентов (5 мужчин и 12 женщин). Распределение участников было следующим: 14 были задействованы в эксперименте №1 и №2 (о них ниже), 1 участник — эксперимент №1, 2 участника — эксперимент №2. Таким образом, в экспериментах №1 и №2 использовались выборки размером 15 и 16 соответственно.


Изображение №1

В качестве стимулов использовались 40 изображений реальных лиц и 40 изображений неодушевленных предметов, которые вызывали сильное парейдолическое восприятие. Все изображения были цветными (RGB), а их размер составлял 400 х 400 пикселей, что соответствовало 10.6° х 10.6° угла обзора при просмотре с расстояния 57 см.

На изображении выше показаны примеры визуальных стимулов, использованных в опытах. Стимулы демонстрировались испытуемым в течение 250 мс. Под изображением размещалась шкала (длина 400 пикселей) оценки силы эмоции. Участники должны были оценить силу предполагаемой эмоции с помощью мышки и подтвердить свой ответ клавишей пробел.

Как реальные, так и иллюзорные лица попадали в спектр положительной-отрицательной валентности, варьирующейся от злости до счастья в четырех категориях (сильная злость, слабая злость, слабое счастье, сильное счастье). Эти категории были подтверждены ответами участников ().

Каждый эксперимент состоял из длинной серии испытаний, в которых каждое изображение лица (реального или иллюзорного) отображалось на короткое время (250 мс), а затем следовала пауза (затемнение экрана на случайный промежуток времени от 800 до 1200 мс). После паузы показывалась шкала оценки эмоции увиденного лица, курсор на которой всегда находился в случайном положении. Сама шкала была разделена на три основные части: слева — сильная злость, в центре — нейтральное лицо, справа — сильное счастье. После выбора участник нажимал пробел, чем подтверждал свой ответ и активировал еще одну паузу (от 550 до 950 мс) перед началом следующего захода. Перед фактическими опытами все участники прошли ознакомительный тест с восемью лицами и восемью парейдолиями, которые в последующих тестах не использовались.

Было проведено два типа экспериментов. Эксперимент №1 проверял наличие эффектов серийности в двух отдельных условиях: последовательность реальных лиц и последовательность иллюзорных лиц. Каждое условие включало последовательность из 320 снимков, состоящих из 40 изображений парейдолии (или 40 изображений лиц), показанных по восемь раз. Порядок испытаний был полностью рандомизирован и проводился в разном порядке для каждого участника.

Эксперимент №2 проводился по той же процедуре, но включал случайное чередование 40 реальных лиц и 40 изображений парейдолии.

Результаты экспериментов



Изображение №2

На графике 2a показана оценка эмоций для эксперимента №1 как для лиц (красная линия), так и для парейдолии (синяя линия). Как уже было сказано ранее, определение эмоции (от сильной злости до сильного счастья) строилось на основании ответов самих участников. Любопытно, что с каждой группой эмоций наблюдается линейное увеличение восприятия выражения лица. Каждый из участников оценивал одно изображение восемь раз, после чего было рассчитано среднее значение оценки.

Как видно с графика, оценки реальных и иллюзорных лиц во всех группах эмоций очень схожи, несмотря на «абстрактность» некоторых изображений парейдолии. Другими словами, участники опыта почти единогласно определяли эмоцию лица, увиденного ими на дольке перца (1a).

График 2b показывает, что вариабельность оценок выражения лица в целом сопоставима для изображений лица и парейдолии. На графике содержится 60 точек, каждая из которых представляет собой стандартное отклонение всех оценок, сделанных определенным участником на определенном уровне выражения. В целом, оценки выражения лиц были немного менее вариабельными, чем оценки парейдолий.


Изображение №3

На изображении выше показаны результаты анализа зависимости от повторения. Тут видно, что оценка выражения лица в одном из экспериментальных заходов зависела от предыдущего. Другими словами, предыдущее изображение было оценено участниками лучше (точнее), чем последующее.

Эксперимент №1 показал, что оценка выражения иллюзорных лиц была на том же уровне точности, что и оценка реальных лиц. При этом зависимость от последовательности для иллюзорных лиц также была сопоставимой с таковой для реальных лиц.

В эксперименте №2 было использовано случайное чередование иллюзорных и реальных лиц. Это давало 4 пары последовательных стимулов: две пары одинаковых категорий (реальное / реальное и иллюзорное / иллюзорное) и две пары перекрестных категорий (реальное / иллюзорное и иллюзорное / реальное).


Изображение №4

На графике 4a показана зависимость от последовательности для перекрестных категорий. Данные из этого графика подтверждают данные эксперимента №1 (3a), показывая четкие положительные зависимости от последовательности как для реальных, так и для иллюзорных лиц. Это доказывает, что зависимость от последовательности будет сохраняться для обеих категорий изображений независимо от того, фиксирована ли последовательность или случайна.

Анализ наблюдений


В ходе экспериментов наблюдалась положительная зависимость от последовательности, т.е. воспринимаемое выражение иллюзорного лица было направлено в сторону (по шкале от злого до счастливого) выражения предыдущего иллюзорного лица. Такая же тенденция наблюдается и при работе с реальными лицами.

Тем не менее иллюзорные лица представлены на изображениях куда более разнообразно с точки зрения визуальных характеристик, чем относительно однородные черты человеческих лиц. Посему было неясно, будет ли наблюдаться быстрая адаптация к выражениям лиц при парейдолии. Такого рода адаптация обычно связана с некоторым сходством между стимулами. Если речь о лицах, то это выражается в зависимости от последовательности, исчезающей при изменении последовательности или разительном изменении изображений.

Другими словами, человек видит эмоцию (к примеру, злость), отмечая при этом ее основные визуальные аспекты (опущенные брови, приподнятые щеки и т.д.). Чем чаще человек видит такую эмоцию, тем чаще он будет относить к ней все последующие лица. Это и есть положительная зависимость от последовательности.

Но у дольки перца или у саквояжа нет ни бровей, ни щек. Все эти детали мы додумываем самостоятельно, от того и видим лица там, где их нет. Но, судя по результатам экспериментов, положительная зависимость от последовательности сохраняется и для иллюзорных лиц. Это указывает на то, что парейдолия задействует аналогичные механизмы временной непрерывности, как человеческие лица, несмотря на визуальную неоднородность.

Еще любопытнее тот факт, что зависимость от последовательности присутствует и в случае чередования реальных и иллюзорных лиц. Это наблюдение говорит о наличии общего механизма распознания выражений как реальных, так и иллюзорных лиц. Следовательно, для мозга человека выражение лица не связано с какими-либо визуальными физиологическими особенностями.

Ранее считалось, что для определения выражения лица необходимы, так сказать, детали лица, т.е. мелкие черты, которые могут сильно варьироваться в зависимости от человека и силы выражаемой им эмоции. Сюда можно отнести и малозаметные движения мышц, которые в совокупности с явными аспектами формируют определенное выражение лица. Однако зависимость от последовательности, проявляющаяся в случае смешанных изображений (и реальных лиц, и иллюзорных в случайном порядке), показывает, что в основе распознавания лиц лежит механизм, не требующий каких-либо мелкомасштабных визуальных индикаторов той или иной эмоции.

Другими словами, для определения эмоции достаточно грубого представления. Представьте себе какой-нибудь смайлик. Это простое изображение, состоящее из пары элементов, но и этого достаточно, чтобы понять эмоцию, которую он выражает.

Предположения, что парейдолия является отклонением от нормы, не соответствуют действительности. Данный феномен наблюдается у людей со здоровой психикой, так и у страдающих какими-либо заболеваниями. К тому же парейдолия наблюдается и у других приматов (к примеру, у макак-резусов). Следовательно, этот эффект является результатом нормальной работы мозга.

Несмотря на большое число схожих особенностей в распознавании реальных и иллюзорных лиц, есть очень значимое отличие. Реальные лица воспринимаются быстрее, а осознание того, что это лицо, намного устойчивее. При этом реакция на иллюзию, как на реальное лицо, длится намного меньше (около 0.25 с). Затем нейронное преставление изображения реорганизуется таким образом, что мы видим уже не лицо, а объект на него похожий.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.

Эпилог


В данном труде ученые попытались понять, насколько сильный эффект парейдолии по сравнению с восприятием реальных лиц. Как оказалось, оба процесса имеют общий механизм активации, хоть и разнятся в продолжительности и устойчивости.

В ходе экспериментов участники должны были определить эмоцию на реальном лице (фото людей) и на иллюзорном (различные предметы с эффектом парейдолии). Самым важным наблюдением стало то, что в обоих случаях происходит практически одно и то же. Независимо от реальности или иллюзорности лица, участники опытов относили его к той или иной эмоции с достаточно высокой точностью. При этом зависимость от последовательности, когда предыдущее выражение влияет на оценку последующего, наблюдалась как в случае с реальными лицами, так и в случае с парейдолией.

Полноценно понять, какие нейронные процессы протекают в момент распознавания реального лица, а какие в момент парейдолии, пока крайне сложно. Однако ученые уверены, что источник обеих реакций находится в одной области. Ведь, когда мы видим лицо на каком-то предмете, мы не интерпретируем рисунок, предполагая наличие лица, а реально видим лицо. То есть в этот момент протекает именно процесс распознавания лиц.

Причиной парейдолии скорее всего является эволюционная предрасположенность нашего вида. Человек это социальное существо, для которого эмоциональная составляющая взаимодействия между особями является важным инструментом, сигналом и источником информации.

Вполне возможно, что парейдолия является побочным результатом сверхточной настройки основной функции восприятия лиц. Как говорится, лучше быть более подготовленным, чем недоподготовленным. Владельцы домашних животных говорят, что их питомцы способны видеть настроение хозяина. Этого отрицать не будет никто, но вряд ли это можно сравнить с умением человека понять эмоцию собеседника по одному лишь взгляду или распознать печаль, скрывающуюся за улыбкой, или гнев, замаскированный под спокойствие. Возможно мы просто очень хороши в вопросах эмоций и лиц, что видим их даже там, где их быть не должно.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей рабочей недели, ребята. :)

Немного рекламы


Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Теги: парейдолиявосприятиемозгэмоциивыражение лицалицонейронное представлениеэволюцияприматысоциологиякоммуникация
Хабы: Блог компании ua-hosting.company Обработка изображений Научно-популярное Мозг Биология
Всего голосов 20: ↑20 и ↓0 +20
Комментарии 19
Комментарии Комментарии 19

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки

Информация

Дата основания
Местоположение
Латвия
Сайт
ua-hosting.company
Численность
11–30 человек
Дата регистрации
Представитель
HostingManager

Блог на Хабре