2020年10月16日

淺談人臉辨識問題來源跟分享使用資源/ 感謝作者: Nana Hsu職能治療師授權

「人臉辨識」(face recognition)是個很複雜的歷程[1]。正常人經歷過重複抑制(Repetition Suppression, RS)是指當重複看到相同的刺激,或是重複進行相同反應時,相關腦區之活化程度會顯著下降的現象。[2]因此,對於常看見的人臉就會被記憶起來,產生自動化的過程。但是這個歷程上自閉症沒有,所以導致了自閉症在臉部記憶的能力較差


而這個起因在於梭狀回(the fusiform face area(FFA))的異常,導致ASD對於臉部記憶(visual memory)的障礙及對於細節處理的異常表現出來就是我們看到的臉盲;從研究中我們也可以發現,我們所描述的(臉盲)其實從訊息處理開始就有異常,ASD對於臉部的注意力(visual attention)有異常,導致無法主動將注意力引導至臉部。因此訊息少又加上梭狀回異常,導致ASD對於臉部細節的辨識有困難,同時也造成臉部記憶的困難,呈現出來的問題就是記不住臉跟名字!

也有學者指出除了主要起因由FFA造成,另外針對臉部靈敏度輸入(face-sensitive inputs)還必須加入枕葉皮質層(the inferior occipital cortex ['occipital face area' (OFA)])參與。[3]

OFA被認為與處理流暢的物理面部變化有關,而不是在於區辨更多的靜態提示。最近,OFA被證明對眼睛和嘴等臉部部位有選擇性的反應。TMS是一種向大腦的特定區域傳遞強大電磁脈衝的設備,研究人員藉由人為方式暫時讓其產生了相當於OFA的病灶。如所懷疑的那樣,暫時禁用OFA導致無法區分面部,但是仍然能夠區分房屋。有趣的是,研究人員進行了另一項研究,他們在其中傳遞了TMS脈衝在刺激發作後的不同時間。他們表明,在60 毫秒和100 毫秒處傳送脈衝會破壞面部處理,但在其他時間不會傳送脈衝,這表明OFA與早期的面部檢測過程有關。[4]

另外還有一個區塊是STS-FA[the superior temporal sulcus face area, (STS-FA)]這是核心臉部系統對眼睛注視和頭部旋轉的回應伴隨處理的區塊,儘管FFA和pSTS-FA都參與了面部表情和其特質推斷的處理,但是注視的處理似乎更多地局限於STS。

這一發現最初是由古典研究報導的Hoffman和Haxby(2000)揭示了當受試者執行凝視任務時pSTS-FA的激活以及當受試者執行身份任務時FFA的激活(Hoffman&Haxby,2000)。最近的研究表明,前STS和後STS都對凝視方向敏感(Senju&Johnson,2009)。在一項精緻的多變量模式分析研究中,Carlin和Calder(2013)表明,前STS代表獨立於頭部的眼睛注視信息,而後STS對頭部也很敏感(Carlin&Calder,2013)。

在最近對眼神接觸處理的神經解剖學基礎的綜述中,Senju和Johnson(2009)指出,在使用動態刺激的研究中,後STS被證明對眼神接觸敏感。當要求受試者注視目光時,前STS通過眼神接觸激活。

相反,在梭狀回中的區域被靜態刺激激活,該靜態刺激傳達的直接注視多於避免的注視,但不傳遞眼睛的注視。還可以從頭部方向推斷出人們所看的地方,並且STS已顯示出對頭部旋轉變化敏感。Carlin,Calder,Kriegeskorte,Nili和Rowe(2011)研究了左右頭部運動的解碼性能,發現前STS的反應模式代表頭部旋轉的方向(Carlin等人,2011)。

這進一步表明,前STS在從頭部運動中提取信息方面起著重要作用。且OFA和FFA還可以通過將不同神經元群體以不同視圖表示臉部圖像來表示頭部差異,這是生成不變表示的分層系統早期階段的一部分(Axelrod&Yovel,2012;Freiwald和Tsao,2010年)而不是他們的動態信息。

總之,與預測FFA和pSTS-FA中的身份和表達分別進行分工的Haxby模型相反,許多研究都報導了FFA可以作用於人臉識識跟情緒表達。pSTS-FA也顯示出對面部表情的敏感度,但可能提取出與FFA不同類型的信息。[5]

以上也是很籠統的,大略找出關於腦科學部分的參與辨識人臉相關區域,即使裡面的交替影響之大,也並非一個專業就能找出答案,並且儘管我們知道真的很難針對ASD「臉盲」問題提出全面性的治療方法,但是我認為職能治療師還是可以藉由視知覺整合策略提供某些協助

以下是我的個人找到資料得到心得做出的經驗分享,不代表社群平台職能治療師立場。

家長與職能治療師要如何幫助解決ASD臉部辨識問題的大方針

根據我找到的資料顯示,ASD參與者IQ報告數值介於(100-120,平均IQ100-110上下),大多數研究認為「智商」也是決定ASD能否被教導使用辨識人臉策略一個因素。

我認為,家長可以幫忙的部分:
收集身邊常常接觸者的臉部照片(標註基本資料)造冊後給治療師(usb電子檔最好)
將容易忘記的身邊人臉紀錄起來告訴職能治療師

對於職能治療師給ASD治療人臉辨識活動上提示設置,根據我找到2001年回顧的這篇期刊針對經過常用的face makers(人臉倒置效應(the face inversion effect)、人臉部分-整體加工效應(the part-whole effect)、人臉合成效應(the composite effect)、人臉內在與外在特質、人臉空間與配適差異(face space-face adaptation aftereffects)、柴契爾效應(the Thatcher illusion)、人臉左側誤差(the left side bias)來瞭解對於一般人與ASD對於人臉處理上的差異。得到以下心得分享:[6]

靜態臉圖片活動設置(簡單到困難)

物體恆常( Visual form constancy)

*擺放位置-反轉>90度>垂直


柴契爾效應(倒置練習要注意的是這個)

(資料來源:https://bit.ly/318Xkq3


(ASD通常是藉由copy複製來記憶人臉,因此他們在人臉反置效應(FIE)上呈現的反應時間與正常智商相同者時間差不多

*照片size-大>小>分離

視覺記憶(Visual memory)
視覺辨別(Visual discrimination)
視覺完形 (Visual closure)
視覺空間(Visual sequential memory)

*五官-嘴巴-鼻子(人中)> 眼睛(眼距)(其中耳朵,期刊並未提及)


((另外關於五官外圍特徵,回顧文獻提出ASD對於辨識這個能力上是比較弱的,因此我不建議藉由髮型改變來進行訓練))

*熟悉人臉>不熟悉人臉[7]

臉部表情圖片(簡單到困難)

配對方式:單一表情>兩選一>三選一>交叉配對
圖片清晰度:清晰>顆粒>模糊
表情呈現:誇張明顯>含蓄微妙(例如:大笑>微笑)

給職能治療師的小建議:[8]
在一項比較人臉,ASD兒童表現出自己喜歡的卡通人臉反應比真人臉更快。所以倘若遇到孩子對於真人臉部訓練上遇到阻礙時,不妨可以考慮先由ASD感興趣的「卡通人臉」來執行視知覺訓練。

由於現在科技日益發達,運用3C產品來訓練的方式也是有的,只是國內目前沒有找到相關產品可以來幫忙,所以找到的是國外app。也有相關期刊拿LFI來訓練ASD辨識人臉[9][10]裡面有表情配對、翻轉記憶也可以紀錄拍攝人臉等功能,但只限iPad使用。

國外也有廠商設計一副電子眼鏡可以提供人臉資訊幫忙處理辨識(但我們認為這個可能價錢昂貴不易量產)[11]

因此,關於擔任「高層管理人員」的AS來說,還是建議可以使用「萬能秘書」(此幕僚需具備ADHD特質)來幫忙協助人員造冊跟給予人物相關資訊整合的提供,順利讓其工作社交活動上順利。

針對智商能力不足者,目前研究報告並無針對其提出相關建議,可能只能藉由結構性的記憶個人身分資料,教導先向認識的人提出姓名詢問來解決此問題。



(另附上補充資料,關於訓練部分。)

參考資料:

[1]Elyan, E., & Ugail, H. (2010). Automatic features characterization from 3D facial images.

[2]Ewbank, M. P., Pell, P. J., Powell, T. E., von dem Hagen, E. A., Baron-Cohen, S., & Calder, A. J. (2017). Repetition suppression and memory for faces is reduced in adults with autism spectrum conditions. Cerebral Cortex, 27(1), 92-103.

[3]Rossion, B., Caldara, R., Seghier, M., Schuller, A. M., Lazeyras, F., & Mayer, E. (2003). A network of occipito-temporal face-sensitive areas besides the right middle fusiform gyrus is necessary for normal face processing. Brain : a journal of neurology, 126(Pt 11), 2381–2395. https://doi.org/10.1093/brain/awg241 [4]Albohn, D. N., & Adams Jr, R. B. (2016). Social vision: At the intersection of vision and person perception. 3.2.2 The Occipital Face Area

[5]Face Perception: Extracting Social Information from Faces: The Role of Static and Dynamic Face Information Brain MappingAn Encyclopedic ReferenceVolume 3, 2015, Pages 73-78

[6]Weigelt, S., Koldewyn, K., & Kanwisher, N. (2012). Face identity recognition in autism spectrum disorders: a review of behavioral studies. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 36(3), 1060-1084.

[7]Tang, J., Falkmer, M., Horlin, C., Tan, T., Vaz, S., & Falkmer, T. (2015). Face recognition and visual search strategies in autism spectrum disorders: Amending and extending a recent review by Weigelt et al. PloS one, 10(8), e0134439.


[8]Grelotti, D. J., Klin, A. J., Gauthier, I., Skudlarski, P., Cohen, D. J., Gore, J. C., Volkmar, F. R., & Schultz, R. T. (2005). fMRI activation of the fusiform gyrus and amygdala to cartoon characters but not to faces in a boy with autism. Neuropsychologia, 43(3), 373–385. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2004.06.015

[9]Tanaka, J. W., Wolf, J. M., Klaiman, C., Koenig, K., Cockburn, J., Herlihy, L., ... & Schultz, R. T. (2010). Using computerized games to teach face recognition skills to children with autism spectrum disorder: the Let’s Face It! program. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 51(8), 944-952.

[10] Tanaka, J. W., Wolf, J. M., Klaiman, C., Koenig, K., Cockburn, J., Herlihy, L., ... & Kaiser, M. D. (2012). The perception and identification of facial emotions in individuals with autism spectrum disorders using the Let’s Face It! Emotion Skills Battery. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 53(12), 1259-1267.

[11]Wang X, ZhaoX, Prakash V. Computerized-Eyewear Based Face Recognition System for Improving Social Lives of Prosopagnosics. 2013
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可用資源參考

Let’s face it(只適用於iPad) https://youtu.be/onAQIo1-Bds
23分那邊主講者有介紹LFI,但全程英文也沒有相關字幕可以給你們看,你們就看一下他怎麼操作螢幕上有圖,也有幾篇期刊是LFI來做研究的)

Teaching Children with Autism to Recognize Faces(因為他裡面也有提到使用步驟,因此我列出來給各位參考)

面孔對於社交互動極為重要。面孔傳達了有關我們的意圖,身份和情緒狀態的信息。儘管大多數人很少或幾乎沒有預見地輕鬆識別面部,但是患有自閉症譜系障礙(ASD)的兒童和成人在其面部識別技能上仍處於掙扎狀態。

研究表明,與通常發育成熟的兒童不同,患有ASD的兒童不容易定向並面對環境中的面孔。即使當他們面對面部時,患有自閉症的孩子也往往不注視眼睛,並且更有可能錯過有關一個人的身份和情緒狀態的信息

另外,患有自閉症的兒童傾向於根據面部的各個部位(例如,眼睛,鼻子,嘴巴)來分析面部,而不是將各個特徵整合到整體面部記憶中。如果自閉症兒童缺乏面部表情處理的基本技能,那麼他們在日常互動中會遇到困難,這在很大程度上取決於對面部暗示的感知理解,這不足為奇。

最近,基於計算機的方法,例如面部專家培訓和讓我們面對現實!(LFI!)程序已經開發出來,以提高ASD兒童的面部處理能力。這些程序假定可以通過系統的培訓來獲取和改善涉及面部識別的感知技能。這些程序的結果已被證明可以有效地教ASD兒童如何識別面部特徵。此外,諸如觸摸屏平板電腦和虛擬現實係統等新技術的開發有望改善ASD兒童的面部處理。

2、情緒卡
情緒卡製作參考網站:(外國人的表情,其製作內容十分不錯可以參考)
https://bit.ly/37bqlFB
3、QTrobert((價格8250美元=24萬7千5百元台幣))這個大概是適合有錢人使用,po出來給特定族群參考! https://bit.ly/3duNUdA

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