CC BY
49
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 159.91+612.821.6
зрительное различение сложных конфигураций: эмоциональная экспрессия человеческого лица
Ч.А. ИЗМАЙЛОВ1*, с.г. КОРШУНОВА1, М.С. ШЕХТЕР2, А.Я. ПОТАПОВА2
1 МГУ им. М.В.Ломоносова, 2 Психологический институт РАО, Москва
В работе рассматриваются результаты исследования воспринимаемых различий между сложными стимулами - схематическими изображениями человеческого лица. Данные стимулы характеризуются как различиями в конфигурации стимулов, так и категориальными различиями, связанными с эмоциональной экспрессией лица. Оценивается вклад затылочных и височных областей коры больших полушарий в анализ конфигуративных и экспрессивных характеристик лица. Анализ экспериментальных данных основан на построении сферической модели различения схематических лиц, у которых количественно меняется кривизна рта и наклон бровей. Модель строится методом многомерного шкалирования оценок попарных различий между стимулами-лицами и амплитуд вызванного потенциала различения (ВПР), зарегистрированного в ответ на мгновенную смену стимулов в затылочных и задневисочных областях коры больших полушарий. Показано, что активность затылочной и задневисочной областей коры правого полушария связана с вкладом эмоциональной составляющей лица, тогда как вклад конфигурационных характеристик лица представлен как в задневисочноых областях, так и в затылочной области левого полушария. Во всех отведениях наиболее полно информация об эмоциональных и конфигурационных характеристиках лица представлена в межпиковой амплитуде Р120-№80 ВПР.
Ключевые слова: Сферическая модель различения стимулов, вызванный потенциал различения, многомерное шкалирование, экспрессивные и конфигуративные характеристики лица.
Введение
Нейропсихологические данные о про-зопагнозии у пациентов с поражениями затылочных и нижневисочных областей коры больших полушарий показывают специфическое нарушение зрительной идентификации лица человека при сохранности восприятия эмоционального выражения [13, 15, 18]. Нейрофизиологические исследования механизмов распознавания лица также демонстрируют наличие двух самостоятельных типов нервных клеток в височной коре, которые связаны с идентификацией лица и с детекцией его эмоционального выражения [29, 30, 32].
© Коллектив авторов, 2009
* Для корреспонденции:
Измайлов Чингиз Абильфазович Москва, МГУ им. М.В. Ломоносова E-mail: ch_izmailov@mail.ru
Очевидно, что как идентификация, так и эмоциональное выражение лица определяются его конфигурационным паттерном [6, 18, 19]. Поэтому исследование роли конфигурации линий, образующих паттерн лица, в восприятии эмоционального выражения и его опознании представляет значительный интерес. наиболее существенными характеристиками конфигурации лица являются очертания рта и форма глаз и бровей. В психофизических исследованиях с использованием фотографий и схематических изображений лица в качестве стимулов было показано, что эмоциональное выражение лица можно определить как многомерную функцию от кривизны губ, наклона бровей и других конфигурационных характеристик [4, 7, 18]. Контур рта, глаз и бровей может, в свою очередь, рассматриваться как набор линий разной ориентации, детекция которых создает
основу для распознавания эмоциональной экспрессии лица. [4, 5, 12, 14]. Это говорит о тесном взаимодействии нейронов затылочной коры, ориентированных на детекцию конфигурационных признаков воспринимаемого изображения [8, 10, 23], и нейронов височной коры, связанных с детекцией лица [29, 30, 32].
В данной работе ставится задача выявить вклад нейронных сетей затылочной и височной коры в восприятие эмоционального выражения лица. С этой целью в работе методом многомерного шкалирования строится пространство различения схематических лиц по амплитудам вызванного потенциала различения (ВПР), зарегистрированного в затылочной и височной коре человека в ответ на мгновенную смену стимулов, которое сравнивается с аналогичным пространством, построенным по данным субъективной оценки эмоциональных различий между этими же лицами.
В этом направлении данная работа завершает цикл наших исследований восприятия эмоциональных выражений схематического лица, изображенного в виде овала, в котором линиями были изображены брови, глаза, нос и рот (рис. 1). эмоциональное выражение лица задавалось кривизной рта, которая менялась от нулевого уровня (горизонтальная линия) вверх и вниз с шагом в 14°, и наклоном бровей, также от нулевого уровня вверх и вниз с шагом в 6°. Целью этих работ является построение геометрической модели зрительного различения схематических лиц как по амплитудам ВПР, зарегистрированного в коре больших полушарий человека в ответ на мгновенную смену стимулов, так и по данным субъективных оценок различий между эмоциональными выражениями этих же схематических лиц.
В первой работе [4] методом многомерного шкалирования матрицы оценок попарных различий между 25 лицами-стимулами была построена геометрическая модель восприятия эмоциональных выражений схематического лица.
^ СЕ5 | | <Е> О |
1. Удивление 2. 3. Печаль, Горе
| ^^^ | <Х5 сг> |
4. Удов олъ ствие, Удивление 5. Спокойствие 6. Горе
| О '| V / | О |
7. Восторг, 8. 9. Гнев
Радость
Рис. 1. Схематические лица, использованные в качестве стимулов. Они выбраны из 25 стимулов, использованных в работе [4] так, чтобы в них были представлены основные конфи-гуративные и экспрессивные характеристики лица (2 - лицо, промежуточное между 1 и 3; 8 - более близкое к 9)
В этой модели схематические лица представлены точками в четырехмерном пространстве, так что евклидовы расстояния между точками пропорциональны воспринимаемым различиям между эмоциональными выражениями этих лиц. При этом точки-стимулы не заполняют четырехмерное пространство целиком, а все располагаются на поверхности гиперсферы. Три угла четырехмерной сферы сопоставляются с субъективными характеристиками эмоциональной экспрессии, которые обозначены в работах [16, 34] как эмоциональный тон (радость, горе, печаль и др.), интенсивность эмоций и «эмоциональная насыщенность». Четыре декартовы координаты этого пространства характеризуют возбуждения нейронных каналов, кодирующих ориентацию линий рта и бровей.
В следующей работе [3, 24] был представлен метод измерения различий между схематическими лицами на основе регистрации вызванного потенциала (ВП) в ответ на мгновенную смену стимулов. В соответствии с положениями о специфичности компонентов зрительного вызванного потенциала [1, 2, 5, 20, 25, 28] в каждом вызванном потенциале различений рассматривались четыре меры межстимульных различий - пиковые амплитуды среднела-тентных компонентов N180 и Р230 и межпиковые амплитуды Р120-Ш80 и Ш80-Р230. Межпиковые амплитуды сравнивались с оценками воспринимаемых различий между этими же лицами, полученными в первой работе [4], и с угловыми значениями кривизны рта и бровей на схематическом лице (табл. 1). Из данных таблицы 1 видно, что наименьшее соответствие обнаруживает пиковая амплитуда Р230. Это касается как субъективных оценок, так и физических различий между стимулами.
Отсюда можно сделать вывод, что длин-нолатентные компоненты ВПР не содержат в себе информации ни о конфигуративных различиях между стимулами-лицами, ни о различиях в эмоциональной экспрессии лица. Среднелатентные компоненты, напротив, показывают достаточно высокое соответствие, и наибольшая корреляция обнаруживается для межпиковых амплитуд, по сравнению с пиковой амплитудой N180.
Две межпиковые амплитуды - Р120-N180 и Ш80-Р230, в свою очередь, различаются по отведениям. Более ранний компонент Р120-Ш80 обнаруживает большую корреляцию для отведений Т5 и Т6, тогда как более поздний компонент - Ш80-Р230 - демонстрирует наибольшую корреляцию для отведений о1 и р3. и еще один интересный результат, который обнаруживается в таблице 1, состоит в том, что амплитуды ВПР больше коррелируют с физическими угловыми различиями, чем с оценками эмоциональных различий.
Полученные в предыдущих работах результаты позволяют рассматривать ам-
плитуды ВПР как адекватные меры межс-тимульных различий с тем, чтобы построить по ним геометрическую модель различения схематических лиц нейронными сетями в затылочной и височной коре и сравнить их с аналогичной моделью, основанной на субъективных оценках, так называемым субъективным пространством [4, 11, 27, 31]. Субъективное пространство различения эмоциональных выражений схематического лица представляет собой интегральную модель в виде сферы в четырехмерном евклидовом пространстве, где четыре декартовы координаты точек-лиц характеризуют нейронную сеть детектирования отдельных конфигурационных признаков изображения лица, тогда как некоторые сферические координаты этой же точки характеризуют эмоциональные составляющие выражения лица [4]. Эти две группы переменных - конфигура-тивные и экспрессивные - связаны между собой в психологическом плане через оценки воспринимаемых различий между стимулами, и в то же время они связаны и в нейрофизиологическом плане через амплитуды ВПР между этими же стимулами.
В сферической модели эта связь представлена межточечными расстояниями, которые устанавливают прямое соответствие оценок воспринимаемых различий между лицами-стимулами и амплитудами ВПР, зарегистрированными в ответ на мгновенную смену стимулов [2, 3, 5, 24].
Таким образом, сферическая модель служит в настоящей работе основанием для анализа данных регистрации ВПР в затылочной и височной областях коры с целью выявления участия этих областей в процессе зрительного восприятия человеческого лица.
Отсюда можно сделать вывод, что длин-нолатентные компоненты ВПР не содержат в себе информации ни о конфигуративных различиях между стимулами-лицами, ни о различиях в эмоциональной экспрессии лица. Среднелатентные компоненты, напротив, показывают достаточно высокое
Таблица 1
Коэффициенты корреляции амплитуд ВПР с угловыми различиями между стимулами (в логарифмической мере) и с оценками различий между эмоциональными выражениями схематического лица
Показатели различий между стимулами Отведения
01 02 Р3 Р4 Т5 Т6
Межпиковая амплитуда Р120-№80
Угловое различие, 1п 0,847 0,791 0,750 0,755 0,879 0,886
Субъективное различие баллы 0,800 0,739 0,723 0,730 0,832 0,839
Межпиковая амплитуда Ш80-Р230
Угловое различие, 1п 0,860 0,831 0,858 0,847 0,809 0,835
Субъективное различие баллы 0,816 0,769 0,830 0,791 0,774 0,792
Пиковая амплитуда N180 - фон
Угловое различие, 1п 0,803 0,794 0,698 0,676 0,824 0,839
Субъективное различие баллы 0,759 0,742 0,667 0,644 0,783 0,794
Пиковая амплитуда Р230 - фон
Угловое различие, 1п 0,629 0,538 0,758 0,765 0,631 0,607
Субъективное различие баллы 0,600 0,489 0,752 0,709 0,603 0,579
соответствие, и наибольшая корреляция обнаруживается для межпиковых амплитуд, по сравнению с пиковой амплитудой N180. Две межпиковые амплитуды - Р120-N180 и Ш80-Р230, в свою очередь, различаются по отведениям. Более ранний компонент Р120-Ш80 обнаруживает большую корреляцию для отведений Т5 и Т6, тогда как более поздний компонент - Ш80-Р230 - демонстрирует наибольшую корреляцию для отведений 01 и Р3. И еще один интересный результат, который обнаруживается в таблице 1, состоит в том, что амплитуды ВПР больше коррелируют с физическими угловыми различиями, чем с оценками эмоциональных различий.
полученные в предыдущих работах результаты позволяют рассматривать амплитуды ВПР как адекватные меры межс-тимульных различий с тем, чтобы построить по ним геометрическую модель различения схематических лиц нейронными сетями в затылочной и височной коре и сравнить их с аналогичной моделью, основанной на субъективных оценках, так на-
зываемым субъективным пространством [4, 11, 27, 31]. Субъективное пространство различения эмоциональных выражений схематического лица представляет собой интегральную модель в виде сферы в четырехмерном евклидовом пространстве, где четыре декартовы координаты точек-лиц характеризуют нейронную сеть детектирования отдельных конфигурационных признаков изображения лица, тогда как некоторые сферические координаты этой же точки характеризуют эмоциональные составляющие выражения лица [4]. Эти две группы переменных - конфигура-тивные и экспрессивные - связаны между собой в психологическом плане через оценки воспринимаемых различий между стимулами, и в то же время они связаны и в нейрофизиологическом плане через амплитуды ВПР между этими же стимулами. В сферической модели эта связь представлена межточечными расстояниями, которые устанавливают прямое соответствие оценок воспринимаемых различий между лицами-стимулами и амплитудами ВПР, заре-
гистрированными в ответ на мгновенную смену стимулов [2, 3, 5, 24]. Таким образом, сферическая модель служит в настоящей работе основанием для анализа данных регистрации ВПР в затылочной и височной областях коры с целью выявления участия этих областей в процессе зрительного восприятия человеческого лица.
Методика
Установка. Опыты проводились на компьютерной установке, которая состоит из 16-канального компьютерного энцефалографа, связанного через 16-канальный АЦП с персональным компьютером АТ-486. Для предъявления стимулов применялся отдельный компьютер с высококачественным монитором. оба компьютера синхронизировались в системе «Конан», которая обеспечивала как проведение опытов, так и первичную обработку (фильтрацию, суммирование, отбраковывание артефактов) биопотенциалов.
Испытуемые. В опытах участвовали испытуемые в возрасте 20-30 лет.
Стимулы. Стимулами служили девять схематических лиц (см. рис. 1), которые были выбраны из 25 стимулов, использованных в работе [4], таким образом, чтобы они представляли как основные конфигурационные характеристики лица (кривизна рта и наклон бровей), так и основные эмоции (радость, удивление, печаль, гнев и спокойствие), выраженные на схематических лицах [19, 27, 33].
Регистрация ВП. Данные для построения субъективного пространства различения лиц по оценкам эмоциональных различий между стимулами взяты из нашей предыдущей работы [4]. Поэтому в опытах с регистрацией вызванных потенциалов были сохранены такие же условия наблюдения стимулов. Предъявления производились в условиях темновой адаптации. Испытуемый сидел на расстоянии 1 м от экрана монитора. сторона квадрата, в который помещалось лицо на экране мони-
тора, равнялась 15 см. Наблюдение велось бинокулярно с точкой фиксации в центре экрана.
Предъявление каждой пары стимулов (первый стимул в паре обозначен как референтный, а второй - как тестовый) осуществлялось пачками. В каждой пачке тестовый и референтный стимулы предъявлялись по 60 раз, поочередно сменяя друг друга (р-т-р-т-р-т...). Длительность тестового и референтного стимулов варьировала в диапазоне 800-1200 мс, чтобы избежать ритмических влияний.
Вызванные потенциалы регистрировались в затылочной области левого и правого полушарий (о1 и о2), а также височной (Т5 и Т6) и теменно-затылочной (Р3, Р4) областях с ушными референтными электродами. Для устранения артефактных записей, вызванных движением глаз, анализировались записи в отведениях Бр1 и Бр2, по критерию выхода амплитуды ВП за границу 50 мкВ. Все обозначения приводятся в соответствии с международной системой 10/20. Длительность записи для каждой смены стимулов была 400 мс. оцифровывание записи осуществлялось аналогово-цифровым преобразователем с шагом 5 мс (200 Гц). До начала каждой смены в течение 90 мс записывалась фоновая ЭЭГ, и с момента смены запись продолжалась 310 мс. Запись проводилась в диапазоне частот 0,5-30 Гц.
существенной особенностью нашей методики является мгновенная (с фронтом не более 5 мс) смена стимулов и регистрация ВП в ответ на эту смену. Поскольку вызванный потенциал регистрируется не на сам стимул, а на различие между стимулами, он обозначен нами как вызванный потенциал различения. Если два стимула не различаются в данном участке коры, где регистрируется ее активность (хотя физически стимулы могут быть разными), то ВПр не будет отличаться от фоновой электроэнцефалограммы. Если же зрительная система различает стимулы, то в момент смены будет наблюдаться изменение ак-
тивности, и, как показывают данные [2, 3, 5, 24], чем больше различаются стимулы, тем больше амплитуда определенных компонентов зрительных ВПР. Исходя из этого положения, для попарно сменяемых стимулов можно получить матрицу межс-тимульных различий и построить по этим данным методом многомерного шкалирования геометрическую модель различения стимулов аналогично тому, как это делается для субъективных оценок. При таком подходе к анализу вызванных потенциалов можно получить достоверную информацию не только о различении стимулов, но и о самих мозговых механизмах, осуществляющих спецификацию и различение стимулов.
Результаты и обсуждение
Данные психофизических экспериментов (оценки субъективных различий), использованные для построения геометрической модели различения эмоциональных выражений человеческого лица, представляют собой часть матрицы различий, полученной в нашей предыдущей работе [4]. Для данных ВПР после устранения артефактов производилось усреднение по всем записям в пачке для каждой пары стимулов. В соответствии с данными о специфичности компонентов зрительного ВПР, приведенными в таблице 1 [3, 21], рассматривались три меры межстимульных различий - амплитуды пика N180 и межпиковые амплитуды Р120-Ш80 и Ш80-Р230. На рисунке 2 показан пример усредненного ВПР с отметкой анализируемых компонентов.
Каждая пара стимулов характеризуется двумя усредненными ВПР: один, записанный при смене референтного стимула на тестовый, и другой - при замене тестового стимула на референтный. После проверки этих пар на симметричность их также усредняли. В итоге для каждого отведения анализировались три матрицы попарных амплитуд, которые представляли соответствующие компоненты ВПР.
Геометрическая модель различения схематических лиц.
Пространство различения схематических лиц. Все матрицы различий анализировались методом многомерного шкалирования по алгоритму Гутмана [11]. В результате анализа для каждой матрицы были получены координаты девяти точек, представляющих схематические лица в многомерном евклидовом пространстве. Пространственная модель различения стимулов определяется двумя параметрами: минимальной размерностью пространства и конфигурацией точек-стимулов. Для оценки минимальной размерности используются разные формальные критерии, суть которых заключается в оценке соответствия межточечных расстояний в полученном пространстве исходным мерам межс-тимульных различий. В наших работах мы используем для оценки размерности такие показатели, как «стресс» и коэффициент корреляции Пирсона [4, 5, 11, 21]. В данном случае в соответствии со сферической моделью эмоциональной экспрессии, предложенной в работах [4, 34], в каждом из анализируемых пространств рассматривали четыре первых измерения.
каждое четырехмерное пространство проверялось на соответствие сферической модели следующим образом. Для полученной конфигурации точек определяется оптимальное положение начала осей координат (геометрический центр конфигурации) так, чтобы радиус-векторы всех точек были равны. Вследствие случайных ошибок длина радиус-вектора имеет разброс в некотором диапазоне, который оценивается по дисперсии всех радиус-векторов. Для числовой оценки этого разброса используется коэффициент вариации как отношение одного стандартного отклонения к средней длине радиус-вектора. Таким образом, чем меньше коэффициент вариации и стресс при максимально возможном коэффициенте корреляции, тем лучше соответствие полученного решения сферической модели [5, 11, 21, 31].
В таблице 2 приведены эти показатели для анализируемых здесь данных.
Они свидетельствуют, что с формальной точки зрения четырехмерное евклидово пространство с высокой степенью точности представляет все исходные матрицы ВПР - ни одно значение стресса не превысило пятипроцентной ошибки. В то же время для критерия сферической модели картина другая. Только две группы данных обнаруживают величину коэффициента вариации, сравнимую с величиной, полученной для субъективных оценок (5%). Это - межпиковые амплитуды, Р120-Ш80, зарегистрированные в затылочном (О1) и височном (Т5) отведениях левого полушария, и более поздние амплитуды - Ш80-Р230, зарегистрированные в затылочном (о2) и височном (Т6) отведениях правого полушария. Остальные восемь матриц амплитуд ВПР характеризуются увеличением ко-
эффициента вариации до 10%, тем не менее полученные по этим данным пространства также удовлетворяют формальному критерию сферичности [4, 5].
Однако формальные критерии определяют лишь необходимые, но не достаточные условия решения. Поскольку исходные матрицы различий представляют собой множество действительных чисел, то для них всегда найдется некоторое пространственное решение. точные условия решения. Поскольку исходные матрицы различий представляют собой множество действительных чисел, то для них всегда найдется некоторое пространственное решение. Небольшое число точек-стимулов (девять точек для четырехмерного пространства) также ограничивает метрическую определенность сферического решения. Поэтому решающее значение имеет критерий содержательной интерпретации
Показатели сферичности пространства Оценки различий Отведения
О1 О2 Т5 Т6
Межпиковые амплитуды Р120-Ш80
Стресс 0,02 0,05 0,05 0,02 0,03
Средний радиус 0,989 0,992 0,994 1,010 1,001
Стандартное отклонение 0,053 0,048 0,098 0,058 0,070
Коэффициент вариации, % 5,4 4,9 9,8 5,7 7,0
Амплитуды пика N180
Стресс 0,03 0,02 0,03 0,03
Средний радиус 0,993 1,001 0,999 1,00
Стандартное отклонение 0,099 0,100 0,087 0,076
Коэффициент вариации, % 9,9 10,0 8,7 7,7
Межпиковые амплитуды Ш80-Р230
Стресс 0,05 0,01 0,05 0,04
Средний радиус 0,992 0,991 1,012 1,025
Стандартное отклонение 0,083 0,050 0,106 0,027
Коэффициент вариации, % 8,4 5,0 10,5 2,6
Таблица 2
Показатели, характеризующие сферическую модель различения схематических лиц по данным субъективных оценок и межпиковых амплитуд ВПР, зарегистрированного в затылочной, задневисочной и заднетеменной коре
осей полученного пространства, который определяет осмысленность полученного решения с точки зрения функционирования зрительной системы и непротиворечивость имеющимся в литературе данным в этой области исследований [11, 31].
Субъективное пространство различения эмоциональных выражений схематического лица.
Вращение пространства и интерпретация осей координат. После нахождения центра конфигурации точек в четырехмерном пространстве определяется оптимальное направление осей координат. Исходное положение осей пространства, полученного методом многомерного шкалирования, является произвольным, поскольку решение основывается только на межточечных расстояниях, которые не зависят от направления осей. Здесь также необходимо использовать критерий содержательной интерпретации осей. В данном случае использовались характеристики осей пространства, которые были выявлены в работах [4, 7].
Первая декартова ось пространства различения схематических лиц объясняется в этих работах как механизм детектирования линии рта, которая задает такую оппонен-тную эмоциональную характеристику, как «удовольствие-неудовольствие». Поэтому ось XI ориентируется так, чтобы проекции точек-стимулов на эту ось (значение коор динаты XI для каждой точки) соответствовали по знаку и величине кривизне рта на схематическом лице. Вторая декартова ось этого пространства интерпретируется как механизм детектирования наклона бровей, который задает другую оппонентную эмоциональную характеристику - «удивление-отвращение» или «страх-гнев» [12, 14]. Поэтому ось Х2 ориентируется так, чтобы проекции точек-стимулов на эту ось (значение координаты Х2 для каждой точки) соответствовали (по знаку и величине) наклону бровей на схематическом лице. Только если эти условия выполняются, можно сделать вывод, что плоскость первых двух
-ю
™
^ р Ё :
I 5
I
<
10
ГЧ2(М180)
N1 (N07) /\ ( \ / Л у4-
\ / Р2 (Р230)
Р1(Р120)
О 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Время, мс
Рис. 2. Пример зрительного вызванного потенциала различения (ВПР), полученного в ответ на мгновенную смену стимулов. Наиболее выраженными в данном потенциале являются два позитивных и два негативных пика. В наших работах [2] показано, что: а) амплитуда компонента N1 монотонно увеличивается не только с увеличением хроматического различия между стимулами, но и ахроматического; б) пиковая амплитуда компонента N1 высоко коррелирует с межпиковой амплитудой №Р1; в) латенция этого компонента варьирует в широких пределах от 50 до 100 мс. Амплитуды следующих компонентов ВПР монотонно связаны с конфигурационными различиями между стимулами, представляющими собой отдельную линию [5] или комбинацию нескольких линий (линейный паттерн) [3]. Амплитуда компонента Р1 коррелирует с межпиковой амплитудой РЩ2, а амплитуда пика N2 - с межпиковой амплитудой П2Р2. В связи с этим в наших работах мы обычно анализируем межпиковые амплитуды, которые более устойчивы и по латенции, и по амплитуде
координат пространства различения лиц соответствует сферической модели эмоциональной экспрессии лица [4].
Положение точек-стимулов на плоскости Х1Х2 четырехмерного пространства различения схематических лиц, основанного на данных субъективных оценок, показано на рисунке 3а. Номера точек на этом рисунке соответствуют номеру схематического лица, изображенного на рисунке 1. На рисунке 3а видно, что точки 1, 4, 7, которые представляют лица с кривизной рта, обозначающей позитивность эмоции (уголки рта подняты вверх), и точки 3, 6,
9, которые представляют лица с кривизной рта, обозначающей негативность эмоции (уголки рта опущены вниз), расположены в противоположных направлениях по оси XI. Точки 2, 5 и 8, которые представляют лица с нулевой кривизной рта, имеют минимальные значения по координате XI.
Аналогичным образом положение точек относительно координаты Х2 показывает адекватность интерпретации этой оси как другой конфигурационной характеристики лица - наклона бровей.
Рассмотрим теперь, насколько полученная структура точек на плоскости Х1Х2 согласуется с конкретными эмоциональными выражениями соответствующих лиц. На рисунке 3а приведены названия эмоций, которые получили максимальный балл при оценке испытуемыми соответствия между выражением схематического лица и эмоциями по списку из 25 эмоциональных категорий [4].
По этим данным, лицо 7 характеризуется эмоциями «радость», «воодушевление», лица 1 и 4 имеют сходную эмоциональную характеристику, в которой доминирует эмоция «удивление». Лицо 6, так же, как и лицо 3, характеризуется максимально эмоциями «печаль» и «горе», лицо 9 - эмоцией «гнев», «раздражение», а лицо 5 выражает эмоцию «спокойствие». Интересно, что лицо 2 по всем эмоциональным категориям занимает промежуточное положение между лицами 1 и 3, а лицо 8 занимает положение, близкое к лицу 9, хотя оба эти лица не имеют явно выраженного максимума по функции сходства с эмоциональными категориями.
Расположение перечисленных выше базисных эмоций на рисунке 3а представляет собой круговую траекторию на плоскости Х1Х2 с положением в центре плоскости эмоции «спокойствие», что полностью согласуется с круговыми моделями эмоций в работах [19, 27, 33]. Таким образом, можно сделать вывод, что ориентация первых двух осей пространства схематических лиц по та ким конфигурационным характеристикам,
1,0 0,5
гм
X 0,0 й и
а
-0,5
а)
Я удивление 2
печаль \
4 5
1 СПОКС йствие
\ радость
9 /
\ 8 гнев */
\ *
-1,0 -0,5 0,0
Ось Х1
0,5 1,0
0,50
-с
л
и
О 0,25
6)
7 1 *8 3 ••
-0,25 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 Ось ХЗ
0,5
0,0
в)
5
СПОКОМ ;твие
8 г
удивление • печаль к
Н1 93 \
* * радость гнев * * |
0,0
Ось Х1
1,0
Рис. 3. Проекции 9 точек-схематических лиц на три плоскости: а) Х1Х2, б) Х3Х4 и в) Х1Х3 - четырехмерного пространства, полученного многомерным шкалированием оценок воспринимаемых различий в работе [4]. Номера точек соответствуют номерам лиц на рисунке 1. Эмоциональные характеристики некоторых лиц, данные в виде названий соответствующих эмоций, также взяты из работы [4] (описание в тексте)
как кривизна рта и наклон бровей, позволяет специфицировать плоскость Х1Х2 этого пространства как плоскость эмоционального тона, который в соответствии
со сферической моделью эмоций измеряется горизонтальным углом точки-стимула [4, 9, 34].
Рассмотрим теперь две другие оси координат четырехмерного пространства различения схематических лиц (рис. 3б). Ориентация оси Х3 в сферической модели различения схематических лиц определяется по таким конфигурационным характеристикам, как минимальная (горизонтальное расположение бровей и линии рта) и максимальная (суммарный изгиб рта и бровей) кривизна черт лица. Поэтому ось Х3 должна быть ориентирована так, чтобы точка 5, представляющая лицо с нулевой кривизной рта и горизонтальным положением бровей, имела бы такое значение проекции на эту ось, чтобы точки 1, 3, 7, 9, представляющие стимулы с максимальной кривизной рта и максимальным наклоном бровей, располагались от нее на максимальном удалении по этой оси. Как видно на рисунке 3б, эти условия выполняются, и, кроме того, остальные точки (2, 4, 6 и 8), представляющие стимулы с промежуточными значениями суммарной кривизны паттерна, расположены по оси Х3 между этими двумя локусами. Это значит, что эту ось координат можно рассматривать как нейронный механизм зрительной системы, детектирующий степень суммарной кривизны черт лица, независимо от их локализации на верхней или нижней части лица и независимо от знака кривизны.
После фиксации направления трех первых осей пространства ориентация четвертой оси задается в ортогональной системе координат автоматически, поэтому ее интерпретация зависит от получившейся локализации точек-стимулов относительно этой оси. На рисунке 3б видно, что максимально удаленными друг от друга по оси Х4 являются точки 2 и 8, с одной стороны, и точки 4 и 6 - с другой. Все остальные точки располагаются между ними практически на одном уровне. Такое расположение точек может быть следствием специфического взаимодействия каналов, детектирующих
к -Л -20 (I 2(1 №
^ КркЕизн а рта и броеей, град!сы
-
а]
а1"
О 20 №
Сум м а изгибов рт а и бровей, град У'~ь I 6]
^ол -I-,-,-,-,-,
10 -20 -1« 0 10 20
Разность изгибов рта и бровей, градусы
В]
Рис. 4. Графики взаимосвязи различных конфигурационных характеристик схематического лица (ось абсцисс) с четырьмя координатами евклидова пространства (ось ординат), которые интерпретируются как нейронные каналы детекции конфигурационных характеристик зрительной системой. Все графики обнаруживают строгую монотонную связь между анализируемыми переменными, что свидетельствует о правильной интерпретации осей четырехмерного евклидова пространства (описание в тексте)
нижнюю часть лица (кривизну рта) и верхнюю (наклон бровей).
В отличие от канала, представленного осью Х3, где все изгибы черт лица суммируются независимо от того, какую часть лица они характеризуют, в канале, представленном осью Х4, абсолютное значение кривизны рта вычитается из абсолютного значения наклона бровей.
Адекватность интерпретации осей как зрительных механизмов, осуществляющих определенные операции с детектируемыми ими конфигурационными характеристиками лица, может быть проверена путем построения графиков зависимости координат точек от численных значений кривизны рта и/или наклона бровей. На рисунке 4 приведены такие графики для всех четырех координат пространства различения схематических лиц. И во всех случаях обнаруживается строгая монотонная связь между специфическим изменением графических характеристик схематического лица и значением координат этого стимула в пространстве различения лиц. Это означает, что декартова система координат пространства различения схематических лиц действительно представляет зрительные механизмы, детектирующие конфигурационные характеристики лица, то есть его графический паттерн.
Теперь можно перейти к анализу эмоциональных характеристик лица и их связи с конфигурационными характеристиками. Как было показано выше (см. рис. 3а), сферическая координата точки на плоскости Х1Х2 характеризует основной эмоциональный аспект выражения лица, который определяется через названия эмоций, образующие круговую траекторию на плоскости Х1Х2. Примечательной особенностью этой структуры является положение в центре эмоционального круга эмоции «спокойствие», характеризующей нейтральный эмоциональный тон. В сферической модели эмоций [4, 16, 34] проводится аналогия этой структуры с цветовым кругом ньютона, где в центре круга располагается
нейтральный серый цвет. В цветовом круге ньютона движение точки от центра к периферии рассматривается как изменение цветовой насыщенности. В сферической модели эмоций такое же движение точки от центра к периферии эмоционального круга на плоскости Х1Х2 интерпретируется как насыщенность эмоции.
Однако в сферической модели эмоция «спокойствие» не располагается непосредственно на плоскости Х1Х2, так же, как и в сферической модели цветового зрения, она проецируется на нее с одного из полюсов многомерной сферы [4]. На рисунке 3б видно, что стимул номер 5, характеризующий лицо с выражением «спокойствие», располагается вблизи полюса оси Х3. Поэтому количественной мерой эмоциональной насыщенности служит вертикальный угол точки, измеряемый от оси Х3 к плоскости Х1Х2. На рисунке 3в показана проекция точек-стимулов на плоскость Х1Х3, которая представляет насыщенность эмоции, выраженной на схеме лица, сферической координатой точки. остальные сферические координаты точек не имеют какой-либо явной связи с эмоциональными характеристиками лица.
Итак, в субъективных оценках различий между схематическими лицами содержится два вида зрительной информации: с одной стороны, это - информация о конфигуративных различиях в самом линейном паттерне, а с другой стороны, это - различия в эмоциональной экспрессии.
С помощью метода многомерного шкалирования эти два вида информации можно разделить в субъективном пространстве различения схематического изображения лица, которое представляет собой сферическую поверхность в четырехмерном евклидовом пространстве. Четыре декартовы координаты точки лица характеризуют в нем вклад конфигурационных признаков изображения лица, тогда как две сферические координаты этой же точки (горизонтальный и вертикальный углы) характеризуют эмоциональное выражение лица.
Рис. 5. Проекции точек-схематических лиц на две плоскости (Х1Х2 и Х3Х4) четырехмерного пространства, полученного многомерным шкалированием межпиковых амплитуд Р120-№80 вызванного потенциала различения, зарегистрированного в затылочных отведениях левого (а и б) и правого (в и г) больших полушарий головного мозга
Эта геометрическая модель служит здесь основанием для анализа данных регистрации ВПР схематических лиц.
Пространство различения схематических лиц, основанное на амплитудах компонентов ВПР.
В ходе анализа рассматривались три компонента ВПР - межпиковые амплитуды Р120-Ш80 и Ш80-Р230, а также амплитуда
пика N180, связанные, по нашим данным, с конфигурационными и категориальными характеристиками стимула [2, 3, 5].
Результаты этого анализа приведены на рисунках 5-8, а в таблице 3 приведены в краткой форме результаты сравнения этих графиков с графиками, представляющими субъективное пространство схематических лиц на рисунках 3а и 3б.
Затылочные отведения 01 и 02. На рисунке 5 показаны четыре графика, представляющие проекции точек - схематических лиц на две плоскости (Х1Х2 и Х3Х4) четырехмерного пространства, полученного многомерным шкалированием межпиковых амплитуд Р120-Ш80 ВПР, зарегистрированного в затылочных отведениях левого (01) и правого (02) полушарий головного мозга. Графики вверху рисунка (5а и 5в) построены так же, как и график на рисунке 3а для субъективных оценок, а графики внизу рисунка (5б и 5г), соответственно, как
график на рисунке 3б. Их сравнение показывает, что топологически, в положении точек друг относительно друга, графики на рисунках 3а, 5а и 5в идентичны, так же, как и графики на рисунках 3б, 5б и 5г. Это означает, что они не противоречат интерпретации декартовых координат как конфигурационных характеристик кривизны рта и наклона бровей и сферических координат как эмоционального тона и интенсивности. 0днако метрическая картина (подобие межточечных расстояний) на графиках имеет определенные отличия.
Рис. 6. Проекции точек-схематических лиц на две плоскости (Х1Х2 и Х3Х4) четырехмерного пространства, полученного многомерным шкалированием межпиковых амплитуд Ш80-Р230 вызванного потенциала различения, зарегистрированного в затылочных отведениях левого (а и б) и правого (в и г) больших полушарий головного мозга
Рис. 7. Проекции точек-схематических лиц на плоскость Х1Х2 четырехмерного пространства, полученного многомерным шкалированием межпиковых амплитуд N180-Р230 вызванного потенциала различения, зарегистрированного в затылочных (а и б) и задневисочных (в и г) отведениях левого и правого больших полушарий головного мозга
В первой группе на рисунках 5а и 5в наблюдается изменение расстояний между точками 1, 2 и 3 по сравнению с данными субъективного пространства (см. рис. 3а). Эти изменения выходят за пределы возможного сдвига точек, связанного с обычным шумом экспериментальной процедуры (на графиках область шума, соответствующая 10%-ной ошибке, показана как окружность вокруг точки-стимула). При этом направление этих изменений, по сравнению с графиком на рисунке 3а, противоположно.
При общем сходстве конфигураций на рисунках 3а, 5а и 5в график на рисунке 5а показывает сближение стимулов, имеющих большее конфигуративное сходство (лица 1, 2 и 3 различаются только по кривизне рта), тогда как график на рисунке 5в более согласуется с эмоциональной характеристикой схематических лиц.
Лица 1 и 4, а также лица 3 и 6, которые имеют попарно сходные характеристики
- «удивление» и «печаль», соответственно
- располагаются здесь ближе друг к дру-
гу, чем на двух первых графиках. Из этого можно заключить, что в межпиковой амплитуде Р120-Ш80 ВПР также содержится два вида информации, как и в субъективных оценках различий между схематическими лицами, однако на амплитуды Р120-
Ось Х1
Ось Х1
N180 в отведении 01 (левое полушарие) больше влияет конфигурационная составляющая различий между стимулами, тогда как в отведении о2 (правое полушарие) доминирует экспрессивная составляющая стимула.
Ось Х1
Ось Х1
Рис. 8. Проекции точек-схематических лиц на плоскость Х1Х2 четырехмерного пространства, полученного многомерным шкалированием межпиковых амплитуд Р120-N180 (а и в) и №80-Р230 (б и г) вызванного потенциала различения, зарегистрированного в задневисочных отведениях левого (а и б) и правого (в и г) больших полушарий головного мозга
Во второй группе графиков на рисунках 5б и 5г видно усиление дифференциации в положении точек на плоскости, по сравнению с субъективным пространством (см. рис. 3б). Если в пространстве субъективных
оценок все 9 точек располагаются в одном квадранте (учитывая, что в сферической модели различения центр системы координат фиксирован), то в пространстве ВПР точки распределяются по всей плоскости.
Таблица 3
Сравнение структуры пространства схематических лиц, полученного по амплитудам ВПР для разных компонентов и отведений, с пространством, полученным по данным субъективных оценок
отведение о1
Р120-Ш80 Рис. 5а. Пространство ВПР идентично субъективному по всем осям. с доминированием конфигуративного фактора
N180 Рис. 7а. Пространство ВПР идентично субъективному по всем осям
№80-Р120 Рис. 6а. В пространстве ВПР по первым двум осям есть локальные искажения в топологии для стимулов 1, 2 и 6, по третьей и четвертой осям картина для обоих пространств идентичная
отведение о2
Р120-Ш80 Рис. 5в. Пространство идентично субъективному по всем осям. с доминированием эмоционального фактора. Пары точек (4 и 1) и (6 и 3) расположены близко друг к другу, что соответствует их сходной эмоциональной характеристике
N180 Рис. 7б. Полное отсутствие информации
№80-Р120 Рис. 6в. Полное отсутствие информации
отведение Т5
Р120-Ш80 Рис. 8а. Пространство имеет локальные топологические искажения на плоскости Х1Х2 в виде «слипания» точек-стимулов 1, 2 и 3 в один локус, а 5 и 6 - в другой, и радикально искажается на плоскости Х3Х4. Сохраняется только структура по третьей координате
N180 Рис. 7б. Пространство имеет локальные метрические искажения для стимулов 1, 3, 7 на плоскости Х1Х2, и для стимула 8 на плоскости Х3Х4, но сохраняется в топологии по всем координатам
№80-Р120 Рис. 8б. Пространство имеет локальные топологические искажения на плоскости Х1Х2 в виде «слипания» точек-стимулов 1, 2 и 3 в один локус, а 5 и 6 - в другой, и на плоскости х3х4 для стимулов 1 и 8
отведение Т6
Р120-Ш80 Рис. 8в. Пространство изменяется в форме слипания пар стимулов 1 и 4, 2 и 3, 5 и 6 на плоскости Х1Х2, и на плоскости Х3Х4 для стимулов 1 и 8. Эти изменения соответствуют эмоциональной характеристике данных пар стимулов
N180 Рис. 7б. Пространство имеет небольшие метрические искажения только для стимулов 1 и 6 и только на плоскости Х1Х2
№80-Р120 Рис. 8г. Пространство имеет локальные топологические искажения на плоскости Х1Х2 в виде «слипания» точек-стимулов 1, 2 и 3 в один локус, а 5 и 6 - в другой, и для стимулов 1 и 8 на плоскости х3х4
Примечание: Метрические искажения означают существенные нарушения в межточечных расстояниях при сохранении относительного расположения точек, а топологические искажения означают нарушения еще и в относительном расположении точек
20 Теоретическая и экспериментальная психология • 2009 • Т. 2 • № 1
При этом интерпретация осей координат, как декартовых, так и сферической, также в целом согласуется с данными для субъективных оценок. По оси Х3 сохраняется упорядоченность точек-стимулов в соответствии с суммарной кривизной черт схематического лица - от стимулов 1, 3, 7, 9, имеющих максимальную кривизну черт, до стимула 5 с нулевой кривизной рта и бровей. С другой стороны, такое положение точек определяет вторую сферическую координату точек как степень выраженности эмоции. Положение этих точек на плоскости Х1Х3, очевидно, будет таким же, как и на рисунке 3в. следующие, более поздние компоненты ВПР в отведении 01 (пиковые амплитуды N180 на рисунке 7а и межпиковые амплитуды Ш80-Р230 на рисунке 6а) дают сдвиги, которые все сильнее искажают метрическую структуру эмоционального круга. Для компонента N180 (см. рис. 7а) топология графических характеристик стимулов в целом еще сохраняется, а для компонента Ш80-Р230 (см. рис. 6а) видны резкие топологические искажения. Только по горизонтали и по отдельности тройки стимулов упорядочены на плоскости Х1Х2 в соответствии с матрицей стимулов (см. рис. 1), но в целом структура дезорганизуется. На рисунке 7а также видно, что, если по оси Х1 точки располагаются в некотором соответствии с кривизной рта стимула-лица, то их положение относительно оси Х2 носит явно случайный характер. В отведении 02 (см. рис. 6в, 6г; рис. 7б) картина для этих компонентов ВПР полностью утрачивает какое-либо сходство со структурой стимулов.
Таким образом, сравнение субъективных оценок различий между эмоциональными выражениями схематического лица с межпиковыми амплитудами ВПР, зарегистрированного в затылочных отведениях 01 и 02 в ответ на мгновенную смену схематических лиц друг на друга, показывает, что только самый ранний из средне-латентных компонентов ВПР - Р120-Ш80 - в полной мере характеризует процесс
различения схематических лиц в зрительной системе. При этом в отведении 01 наблюдается больший вклад графических, конфигурационных характеристик стимулов, а в отведении 02 - эмоциональных. С увеличением латенции ВПР происходит все большее зашумление информации о различении лиц и скорость зашумления в правой затылочной области больше, чем в левой.
Височные отведения Т5 и Т6. Если в амплитудах ВПР для затылочных отведениий наблюдаются расхождения между данными левого (см. рис. 7а) и правого (см. рис. 7б) полушарий, то в задневисочной коре, представленной отведениями Т5 и Т6, результаты также асимметричны, но есть существенные отличия от зрительной коры. Результаты анализа данных по задневисоч-ной коре представлены на рисунках 7в, г и 8а, б, в, г. Графики на этих рисунках показывают, что для всех трех компонентов отведения Т5 (см. рис. 7в и 8а, б), так же, как и для наиболее позднего компонента N180-Р230 в отведении Т6 (см. рис. 8г), картина в значительной степени похожа на данные компонента Р120-Ш80 в отведении 01 (см. рис. 5а). Здесь также сближаются точки 1, 2 и 3 и отдаляются друг от друга точки 4 и 1, и точки 3 и 6, что свидетельствует о большем влиянии на амплитуды ВПР конфигу-ративных различий между стимулами, чем эмоциональных. В свою очередь, графики на рисунках 7г и 8в, представляющие данные компонентов N180 и Р120-Ш80 отведения Т6, показывают большее сходство с данными раннего компонента Р120-Ш80 отведения 02 (см. рис. 5б) и соответственно позволяют говорить о заметном вкладе в амплитуды этих компонентов экспрессивной составляющей стимула. Другое отличие задневисочных отведений от затылочных касается времени протекания различительного процесса. В левой височной коре этот процесс представлен в одинаковом виде в течение длительного времени, захватывающего все три анализируемых компонента ВПР. В правой височной коре
он прекращается для эмоциональной составляющей ВПР (см. рис. 7г и 8в), но, как это показывает рисунок 8в, продолжается для конфигуративной составляющей ВПР.
Приведенные выше данные о процессе различения схематических лиц можно обобщить следующим образом. Первое положение касается зрительной коры. Оно основывается на сохранности топологической структуры и локальных изменениях в межточечных расстояниях в сферической модели различения схематических лиц и состоит в том, что нейроны зрительной коры обоих полушарий образуют идентичные каналы детекции конфигурационных признаков стимула, представленные в сферической модели четырьмя декартовыми координатами точки-стимула. Объединение этих каналов в сеть различения в каждом полушарии происходит по-своему: в зрительной коре правого полушария сеть ориентирована больше на экспрессивные характеристики стимула, а левого - на геометрическую форму. Компонентный анализ ВПР показывает одинаково быструю активацию этих сетей (от 120 до 180 мс) и резкую (особенно в правом полушарии) дезактивацию.
Другое положение связано с височной корой. Здесь также видно большее участие правого полушария в эмоциональной сети различения лиц, но, в отличие от затылочной коры, в правом полушарии параллельно активируется и конфигуративная сеть, которая продолжает находиться в состоянии активности и после того, как активность эмоциональной сети прекратилась. Это можно рассматривать как показатель активности нейронов височной коры, связанных с идентификацией лица, которая в правом полушарии начинается одновременно с активностью нейронов, связанных с детекцией эмоционального выражения лица, но протекает в большем временном диапазоне. Другое отличие данных по височной коре от данных по затылочной коре состоит в том, что височная кора обоих полушарий одинаково задействована в иден-
тификации лица. Судя по вкладу конфигу-ративной составляющей в амплитуды всех трех компонентов ВПР в отведении Т5, процесс идентификации лица длится также одинаковое время в обоих полушариях, и это еще одно отличие от затылочной коры, где только первые два компонента ВПР в левом полушарии обнаруживают в своих амплитудах вклад конфигуративной составляющей стимула.
Полученные нами данные, свидетельствующие о большем вкладе правого полушария в восприятие эмоциональной составляющей зрительного стимула, согласуется с данными анализа спонтанной ЭЭГ [17] и вызванных потенциалов (компонент Р300) [20, 25] в связи с предъявлением стимулов-лиц, выражающих позитивные и негативные эмоции, в сравнении с нейтральными выражениями лица. Хотя стимулами в этих экспериментах служили фотографические изображения лиц, а не схематические, в этих исследованиях так же, как и в близких по направлению работах [22], обнаружена правополушарная асимметрия по отношению к зрительному восприятию эмоциональных стимулов. С другой стороны, наши данные согласуются с результатами исследования нейронов височной коры правого полушария [29, 30], где показано наличие нейронов, детектирующих не только эмоциональное выражение лица, но и специализирующихся на идентификации лица. Об участии нейронов височной коры правого полушария в идентификации лица свидетельствуют также исследования пациентов с локальными поражениями в данной области, приводящими к прозо-пагнозии [13, 18].
Заключение
Полученные результаты можно сформулировать в виде ряда положений, систематизированных в таблице 3, и в виде следующих выводов:
1. Анализ амплитуд среднелатентных компонентов вызванного потенциала раз-
личения в диапазоне 120-230 мс методом многомерного шкалирования показывает, что ВПР содержит в себе информацию как о конфигурационных различиях между стимулами - схематическими лицами, так и о различиях в эмоциональном выражении этих лиц. Сферическая модель различения схематических лиц, построенная на основе амплитуд ВПР, оказывается идентичной сферической модели различения схематических лиц, построенной ранее на основе субъективных оценок различий между этими же лицами, и позволяет разделить конфигуративную и эмоциональную составляющие в амплитудах ВПР.
2. Компонентный анализ ВПР показывает, что в зрительной коре обоих полушарий вся информация обрабатывается в самом раннем из среднелатентных компонентов (в межпиковой амплитуде Р120-Ы180). При этом правополушарное отведение обнаруживает больший вклад в амплитуду ВПР эмоциональной характеристики лица, по сравнению с левополушарным отведением, где доминирует влияние конфигура-тивных различий между стимулами. Отличаются эти отведения и по длительности активации в ответ на изменение стимула. В правом полушарии активация, связанная с различением стимулов, заканчивается быстро, примерно через 50 мс, и пространство различения стимулов, построенное по данным следующих компонентов ВПР, полностью деструктурируется случайным шумом, тогда как в левом полушарии активация затухает постепенно; видно, что шум монотонно увеличивается с увеличением латенции.
3. компонентный анализ задневисоч-ных отведений показывает, что, как М в зрительной коре, правополушарное отведение более явно обнаруживает влияние эмоциональной составляющей в различении стимулов, а в левополушарном отведении доминирует конфигуративная составляющая межстимульных различий. В обоих отведениях височной коры возрастает длительность информационной активнос-
ти. В отведении Т6 активация, связанная с экспрессией лица, обнаруживается и в компоненте N180, а в левом полушарии (отведение Т5) - активация, связанная с конфигурацией схематического лица в одинаковой степени содержится во всех трех компонентах ВПР.
Работа финансировалась грантами РГНФ 01-08-00176а и 07-06-00184а.
Литература
1. Иваницкий А.М., Стрелец В.Б. Вызванный потенциал и психофизические характеристики восприятия // Журнал высшей нервной деятельности. - 1976. - Т. 25. - № 4. - С. 793.
2. Измайлов Ч.А., Исайчев С.А., Коршунова С.Г. Соколов Е.Н. Спецификация цветового и яркостного компонентов зрительного ВП у человека // Журнал высшей нервной деятельности. - 1998. - Т. 48. - № 5. - С. 518-527.
3. Измайлов Ч.А., Коршунова С.Г., Соколов Е.Н. Связь зрительных вызванных потенциалов с субъективными различиями между эмоциональными выражениями схематического лица // Журнал высшей нервной деятельности. - 2000. - Т. 50. - Вып. 5. - С. 805-818.
4. Измайлов Ч.А., Коршунова С.Г., Соколов Е.Н. Сферическая модель различения эмоциональных выражений схематического лица // Журнал высшей нервной деятельности. - 1999. - Т. 49. - № 2. - С. 186-199.
5. Измайлов Ч.А., Коршунова С.Г., Соколов Е.Н., Чудина Ю.А. Геометрическая модель различения ориентаций линии, основанная на субъективных оценках и зрительных вызванных потенциалах // Журнал высшей нервной деятельности. - 2004. - Т. 54. - № 2. - С. 267-279.
6. Парамей Г.В. Контурные изображения лица: могут ли они передавать «эмоциональные состояния»? // Психологический журнал. - 1996. - Т. 17. - № 1. - С. 70-85.
7. Парамей Г.В., Измайлов Ч.А., Бабина B.C. Эмоционально-экспрессивные характеристики схематического лица на дисплее компьютера // Вестник МГУ. Сер. 14. Психоло-
гия. - 1992. - № 3. - с. 30-38.
8. Супин А.Я. Нейрофизиология зрения млекопитающих. - М.: Наука, 1981. - 252 с.
9. Фомин С.В., Соколов Е.Н., Вайткявичус Г.Г. Искусственные органы чувств. - Л.: Наука, 1979. - 295 с.
10. Шевелев И.А., Каменкович В.М., Шараев Г.А. Относительное значение линий и углов геометрических фигур для их опознания человеком // Журнал высшей нервной деятельности. - 2000. - Т. 50. - № 3. - С. 403-409.
11. Шепард Р. Многомерное шкалирование и неметрические представления // Нормативные и дескриптивные модели принятия решений: Материалы советско-американского симпозиума. - М.: Наука, 1981. - С. 84-97.
12. Abelson R.P., Sermat V. Multidimensional scaling of facial expressions // J. Exptl Psychol.
- 1962. - Vol. 63. - P. 546-554.
13. Adolphs R., Tranel D., Damasio H. and Damasio A. Impaired recognition of emotion in facial expressions following bilateral damage to the human amygdala // Nature. -1994. - Vol. 372. - P. 669-672.
14. Bimler D., Kirkland J. Categorical perception of facial expressions of emotion: Evidence from multidimensional scaling // Cognition and emotion. - 2001. - Vol. 15. - N 5. - P. 633-658.
15. Botzel K., Grusser O.-J. Electric brain potentials evoked by pictures of faces and non-faces: a search for «face-specific» EEG-potentials // Exptl Brain Res. - 1989. -Vol. 77.
- P. 349-360.
16. Boucsein W., Schaefer F., Sokolov E.N., Schröder C., Fureby J.J. The color-vision approach to emotional space: cortical evoked potential data // Integrative Physiologic. and Behav. Sci.
- 2001. - Vol. 36. - P. 137-153.
17. Eirner M., McCarthy R.A. Prosopagnosia and structural encoding of faces: Evidence from event-related potentials // Neuro-Report. -1999. - Vol. 10. - P. 255-259.
18. Ekman P., Friesan W.V. Facial action coding system: Manual. - Palo Alto, CA: Consult. Psychol. Press, 1978. - P. 15-120.
19. Herrmann, M.J. Derlis A., Heiner Ellgring, Mueller T.J., Strik W.K., Heidrich A., Fallgatte A.J. Face-specific event-related potential in humans is independent from facial expression
// Intern. J. of Psychophysiol. - 2002. - Vol. 45. - P. 241-244.
20. Hubel D.N., Wiesel T.N. Receptive fields, binocular integration and functional architecture in the cat's visual cortex // J. Physiol. - 1962. - Vol. 160. - P. 106-154.
21. Izmailov Ch.A., Korshunova S.G., Sokolov E.N. Relationship between visual evoked potentials and subjective differences between emotional expressions in «face diagrams» // Neurosci. & Behav. Physiol. - 2001. - Vol. 31. - P. 529-538.
22. Izmailov Ch.A., Sokolov E.N. Multidimensional scaling of line and angle discrimination // Psychophysical Explorations of Mental Structures / Ed. H-G. Geissler. - Leipzig: Hogrefe and Huber Publ, 1990. - P. 181-189.
23. Izmailov Ch.A., Sokolov E.N. Spherical model of color and brightness discrimination // Psychol. Sci. - 1991. - Vol. 2. - N 4. - P. 249259.
24. Jeffreys D.A. The vertex-positive scalp potential evoked by faces and by objects // Exptl Brain Res. - 1992. - Vol. 91. - P. 340-350.
25. Osgood C.E. Dimensionality of the semantic space for communication via facial expressions // Scand. J. Psychol. - 1966. - Vol. 7. - P. 1-30.
26. Paulus W.M., Homberg V., Cuninghum K. et al. Color and brightness components of foveal visual evoked potentials in man // EEG and Clin. Neurophysiol. -1984. - Vol. 58. - P. 107119.
27. PerrettD.I., Rolls E.T, Caan W. Visual neurons responsive to faces in the monkey temporal cortex // Exptl Brain Res. - 1982. - Vol. 47. -P. 329-342.
28. Rolls E.T. Neurons in the cortex of the temporal lobe and in the amygdala of the monkey with responses selective to faces // Human Neurobiol. - 1984. - Vol. 3. - P. 209222.
29. Rolls E.T. The brain and emotions. - Oxford: Oxford Univ. Press, 1998. - 342 p.
30. Rudell A.P. The recognition potential contrasted with the P300 // Internation. J. of Neurosci. - 1991. - Vol. 60. - P. 85-111.
31. Schlosberg H.S. A scale for the judgment of facial expressions // J. Exptl Psychol. - 1941. -Vol. 29. - P. 497-510.
32. Shepard R.N. Attention and the metric structure of the stimulus space // J. Mathemat. Psychol. - 1964. - Vol. 1. - P. 54-87.
33. Sokolov E.N. Detector mechanisms of
perceptions and emotions // Anxiety: Recent Developments in Cognitive, Psychophysiological and Health Research / Eds D.G. Forgays, T. Sosnowski, K. Wrzsiewski. -Washington: Hemisphere Publ. Corp., 1992. -P. 153-165.
34. Sokolov E.N., Izmailov Ch.A. The conceptual reflex arc: A model of neural processing as developed for color vision // Modern Issues of Perception / Ed. H.G. Geissler. - Berlin: VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1983. -P. 192-216.
VISUAL DIFFERENTIATION OF COMPLEX STIMULI: EMOTIONAL EXPRESSIONS OF A HUMAN FACE
Ch.A. IZMAILOV, S.G. KORSHUNOVA, M.S. SHEKHTER, A.Ya. POTAPOVA Lomonosov Moscow State University, Psychological Institute of RAE, Moscow
In work results of dissimilarity judgments between complex stimuli - schematically represented faces - are considered. The given stimuli are characterized in distinctions of configuration as well as categorical distinctions connected with emotional expressions of the face. The spherical model of emotional expressions of schematic faces is constructed based on multidimensional scaling of dissimilarity estimates and evoked potentials of differentiations (EPD) between abrupt changes of stimuli in occipital and posterior temporal areas of the cerebral cortex. Two frames of references: spherical and Cartesian are interpreted as two types of neuronal multi-channels network. First one detects emotional expressions and second one - recognizes pattern variables. The continuation and hemispheric asymmetry of two recognition processing is discussed based on the cortical topography of spherical models constructed for different components of evoked potential of differentiation recorded from occipital and temporal sites. It is shown, that activity of occipital and temporal areas of a cortex of the right hemisphere is connected with the contribution of an emotional component of the human face whereas the contribution of configuration characteristics is presented to both in temporal and occipital areas of the left hemisphere. In all sites, the information on emotional and configuration characteristics of the face is presented in interpeaks amplitude P120-N180 of EPD.
Keywords: spherical model of stimuli differentiations, evoked potentials of differentiations, multidimensional scaling, facial expressions, patterns recognition.
