一支研究团队已经成功确定了大脑检测他人凝视方向的精确时刻。

日内瓦大学

7月4日消息

凝视在日常社交互动中扮演着核心角色。我们即时沟通的能力依赖于大脑检测和解读他人凝视方向的能力。我们的大脑是如何检测凝视方向的，又有哪些因素会影响这一过程呢？在《神经影像》（NeuroImage）杂志最近发表的一项研究中，日内瓦大学（University of Geneva ，UNIGE）的一支研究团队以前所未有的精确度，成功确定了大脑检测凝视方向的精确时刻。这些发现极大地增进了我们对自闭症谱系障碍的理解，并可能为阿尔茨海默病患者提供治疗前景。

研究于2024年7月发表在《NeuroImage》（最新影响因子：4.7）杂志上

从我们出生的那一刻起，人脸就是我们最常见、最一致的视觉刺激。我们的大脑已经发展出记忆和识别面孔以及解读他们传达的信息的专业技能。例如，直接的目光注视表示渴望参与社会互动，而避免目光接触则传达相反的信息。

但是，我们的大脑能以多快的速度理解他人的注视呢？这一课题已被广泛研究。然而，现有的研究主要集中在对眼部区域的孤立研究，而忽略了头部方向等其他因素。

凝视的脑部分析

日内瓦大学的研究团队向参与者展示了具有不同头部和凝视方向的 3D 化身。在第一个任务中，志愿者需要指出头部的方向；在第二个任务中，他们需要识别眼睛的方向。通过使用脑电图分析大脑活动，研究团队发现，这两个过程可以相互独立地被可靠地解码。

“该实验还展示了在处理这两种信息时存在的一定的层次结构。大脑首先会在 20 毫秒后开始感知更全局的视觉线索，即头部的方向，然后在 140 毫秒后开始关注更局部的信息，即眼睛。这种层次结构随后能够将眼睛区域和头部方向的信息进行整合，以确保对凝视方向的准确和有效判断，”日内瓦大学心理学与教育科学学院博士后研究员兼副研究员、该研究的第一作者 Domil? Tautvydait? 解释道。

该研究还表明，当参与者被明确要求注意所呈现面孔的凝视时，对凝视方向的解码会显著更加准确。这意味着任务背景会影响对凝视的感知和理解。“在日常生活中，这些结果表明，当人们积极投入‘社交模式’时，他们会更好地、更快地识别他人的意图，”日内瓦大学心理学与教育科学学院高级讲师、日内瓦大学实验社会认知实验室（ESClab）主任、该研究负责人 Nicolas Burra 解释道。

一种前沿的方法

该方法为这两种机制提供了极为准确的结果。通过将使用脑电图（EEG）分析的神经活动与机器学习技术相结合，研究团队能够在参与者意识到之前，就预测出对凝视和头部方向的解码。“这种方法是该领域的一项重大技术创新，能够进行比以往更精确的分析，” Nicolas Burra 补充道。

在自闭症谱系障碍患者中，这种信息的解码可能会受损，他们可能更倾向于避免眼神交流。阿尔茨海默病也是如此，随着疾病的进展，记忆困难会使患者与他人的关系变得贫乏，并经常导致社交退缩。因此，了解检测凝视方向的神经机制至关重要。

该研究结果和所使用的方法为儿童自闭症谱系障碍的早期诊断做出了具体贡献。关于阿尔茨海默病，随着疾病的进展，最引人注目的症状之一就是无法识别面孔，甚至是家人的面孔。因此，这项研究为更好地理解与减少社交互动和面部记忆相关的神经机制铺平了道路——这是目前加拿大麦吉尔大学（McGill University）Tautvydait? 博士正在研究的一个课题。日内瓦大学实验社会认知实验室（ESClab）将继续在这一领域进行研究，通过分析现实生活中社交互动中的这些过程来推进相关研究。

创立于1559年的瑞士日内瓦大学

参考文献

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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原文标题:我们的大脑如何解读他人的凝视