紡錘形の顔面領域

紡錘形の顔面領域
人間の脳、下面図。紡錘形の顔の領域が明るい青色で示されています。
顔を見るように指示された人のコンピューター強化fMRIスキャン。この画像では、顔を認識する大脳皮質 (FFA) の血流が増加していることがわかります。
解剖学用語 [Wikidataで編集]

紡錘状顔面領域（FFA、紡錘形顔面領域を意味する）は、人間の視覚系の一部であり（生まれつき目の見えない人でも活性化している^[1]）、顔認識に特化している。^{[2]これは、}下側頭葉皮質（IT）の紡錘状回（ブロードマン領域37 ）に位置している。

FFA は、紡錘状回の外側にある側頭葉の腹側表面の腹側ストリームに位置します。海馬傍回領域の外側にあります。ある程度の側方化を示し、通常は右半球の方が大きくなります。

FFA は、陽電子放出断層撮影(PET) と機能的磁気共鳴画像(fMRI) 研究によって発見され、人間を対象に調査が続けられています。通常、参加者は顔、物体、場所、身体、スクランブルされた顔、スクランブルされた物体、スクランブルされた場所、スクランブルされた身体の画像を見ます。これは機能的ローカライザーと呼ばれます。顔とスクランブルされた顔の神経反応を比較すると、顔に反応する領域が明らかになり、顔と物体の皮質の活性化を比較すると、顔選択的な領域が明らかになります。

ヒトのFFAは、1992年にジャスティン・サージェントによって初めて説明され^[3]、後にナンシー・カンウィッシャーによって1997年に命名され^[2]、 FFAの存在は視覚システムの領域特異性の証拠であると提唱されました。最近の研究では、FFAは、以前の調査で測定されたものよりも細かい空間スケールの機能クラスターで構成されていることが示されています。 ^[4]これらの機能クラスターの電気刺激は、顔の知覚を選択的に歪めます。これは、顔の画像を認識する際にこれらの機能クラスターが役割を果たしていることを因果的に裏付けています。 ^[5] FFAは他のほとんどのカテゴリよりも顔に反応することが一般的に認められていますが、ナンシー・カンウィッシャーらが提唱するように、FFAが顔の処理に特化しているのか、それとも他のオブジェクトの処理にも関与しているのかについては議論があります。イザベル・ゴーティエらが支持する専門知識仮説は、ほとんどの人々でFFAが顔に対して選択的になる理由を説明しています。専門知識仮説は、FFA が、部品の構成が共通しているために視覚的に類似した物体を個別化するのに重要なネットワークの重要な部分であることを示唆している。Gauthier らは、Kanwisher との敵対的共同研究で^[6]、車の専門家と鳥の専門家の両方をテストし、車の専門家が車を識別しているとき、および鳥の専門家が鳥を識別しているときに、FFA がいくらか活性化することを発見した。^[7]この発見は再現されており^{[8] [9] 、FFA における専門知識効果は、チェスのディスプレイ[10]}や X 線^[11]などの他のカテゴリでも発見されている。最近、FFA の皮質の厚さが、顔と車両を認識する能力を予測することが判明した。^[12]

2009年の脳磁図研究では、偶然顔として知覚された物体（パレイドリアの一例）は、顔によって引き起こされるのと同様の時間と場所で、FFAの早期（165ミリ秒）活性化を引き起こすのに対し、他の一般的な物体はそのような活性化を引き起こさないことがわかった。この活性化は、顔に特有のERP成分N170に似ている。著者らは、顔のような物体によって引き起こされる顔の知覚は比較的初期のプロセスであり、後期の認知的再解釈現象ではないと示唆している。^[13]

失認症の症例研究の1つは、顔が特別な方法で処理されているという証拠を提供した。交通事故により脳に損傷を負ったCKという患者は、後に物体失認症を発症した。彼は基本的な物体認識に大きな困難を経験したが、体の部分まで及んだが、顔の認識は非常に優れていた。 ^[14]その後の研究では、CKは、正常な被験者であれば容易に識別できる場合でも、反転または歪んだ顔を認識できないことが示された。^[15]これは、紡錘状顔面領域が正常な向きの顔の処理に特化している証拠と見なされている。

機能的磁気共鳴画像法と皮質電気記録法を用いた研究では、 FFAの活動が個々の顔をコード化していることが実証されており^{[16] [17] [18] [19]}、FFAは行動に関連する顔の特徴に合わせて調整されています。^[16]皮質電気記録法の研究では、FFAは顔認識ネットワークの一部としてFFAが動的かつ重要な役割を果たしていることが実証されており、人が顔を見てからそれに反応するまで、顔認識の複数の段階に関与していることがわかりました。^[16]

別の研究では、見慣れた顔を見たときよりも見慣れた顔を見たときの方がFFAの活動が強くなることがわかった。被験者には、同じ顔、見慣れた顔、または別の顔、見慣れない顔の異なる写真を見せた。被験者は、見慣れた顔のほうが見慣れない顔よりも正確に一致していることが判明した。fMRIを使用した結果、見慣れた顔の識別がより正確な被験者は右の紡錘状顔面領域の活動がより活発で、一致が苦手な被験者は右の紡錘状顔面領域の活動がより少ないこともわかった。^[20]

2020年に科学者たちは、生まれつき目の見えない人でもこの領域が活性化していることを示しました。^[1]

紡錘状顔面領域 (FFA) は、紡錘状回に位置する脳の一部で、その目的は議論されています。一部の研究者は、FFA は顔を認識するために進化的に作られたと考えています。また、FFA はあらゆる馴染みのある刺激を区別すると考えている研究者もいます。

心理学者たちは、FFA が顔によって活性化されるのは進化論的な理由からなのか、それとも専門知識によるものなのかを議論している。この矛盾する仮説は、FFA の活性化の曖昧さから生じている。FFA は、なじみのある物体と顔の両方によって活性化されるからである。グリーブルと呼ばれる新しい物体に関する研究で、この現象が判明した。^[21]グリーブルに初めてさらされたとき、人の FFA は、グリーブルよりも顔によってより強く活性化された。個々のグリーブルに慣れたり、グリーブルの専門家になったりした後は、人の FFA は顔とグリーブルによって等しく活性化された。同様に、自閉症の子供は、物体認識の発達が顔認識と同様に遅れていることがわかっている。^[22]自閉症の後期患者の研究で、自閉症の人は FFA のニューロン密度が低いことがわかった。^[23]しかし、これは興味深い疑問を提起する。顔認識が悪いのは細胞数の減少によるものなのか、それとも自閉症の人が顔をめったに認識しないために細胞数が減少しているのか。^[24]単純に問う：顔は単にすべての人が専門知識を持っているオブジェクトなのでしょうか？

FFA が顔認識において進化を遂げてきたことを裏付ける証拠がある。脳の他の専用領域の症例研究では、FFA が本質的に顔認識のために設計されていることが示唆されている。他の研究では、環境や身体を認識するために不可欠な脳領域が特定されている。^{[25] [26]}これらの専用領域がなければ、人は場所や身体を認識することができない。相貌失認に関する同様の研究では、FFA が固有の顔の認識に不可欠であることが判明している。^{[27] [28]}ただし、これらの患者は、音声など他の手段では正常に同じ人物を認識することができる。顔認識における FFA の役割を解明するために、言語の文字に関する研究も行われている。これらの研究では、漢字などの物体は、顔から高い反応を引き出す領域とは異なる FFA 領域で高い反応を引き出すことが明らかになっている。^[29]このデータは、FFA の特定の領域が進化的に顔認識の目的を持っていることを示唆している。

FFA は子供では未発達で、思春期まで完全には発達しません。子供は顔を区別する能力を示すため、FFA の進化上の目的に疑問が生じます。生後 3 日目の乳児は母親の顔を好むことが示されています。^[30]生後 3 か月の乳児は、すでに顔を区別する能力を示しています。^[31]この時期に、乳児は性別を区別する能力を示す可能性があり、主な養育者として同性の顔を好むことを示唆する証拠がいくつかあります。^[32]進化の観点から、乳児は食物として女性に注目するという理論がありますが、その好みは単に乳児が経験する養育者に対する偏見を反映している可能性もあります。乳児は顔の知覚にこの領域を使用していないようです。最近の fMRI 研究では、生後 4 ～ 6 か月の乳児の脳には顔選択領域がないことがわかりました。^[33]しかし、成人の人間の脳は乳児の脳よりもはるかに広範囲に研究されており、乳児はまだ主要な神経発達過程にあることを考えると、FFAが解剖学的に馴染みのある領域に位置していないだけかもしれません。また、乳児はまだ神経新生と神経刈り込みの期間にあるため、乳児の多くの異なる知覚と認知タスクの活性化は神経回路の点で拡散している可能性もあります。これにより、信号、または視覚的で複雑な馴染みのあるオブジェクト（顔など）を、ニューロンの静的発火率や、顔の処理活動とはまったく異なるタスクに専念する活動などのノイズと区別することがより困難になる可能性があります。乳児の視覚は明暗の認識のみを伴い、顔の主要な特徴のみを認識し、扁桃体を活性化します。これらの発見は、FFAの進化上の目的に疑問を投げかけています。

FFAを誘発する他の要因に関する研究は、FFAの進化的目的に関する議論を裏付けています。人間が使用する表情には、顔の構造を乱すものが無数にあります。これらの混乱や感情は、最初に扁桃体で処理され、その後、顔認識のためにFFAに送信されます。その後、このデータは、顔に関するより静的な情報を決定するためにFFAによって使用されます。^[34] FFAが感情処理の非常に下流にあるという事実は、FFAが感情の認識とはほとんど関係がなく、代わりに顔の認識を扱っていることを示唆しています。

しかし、最近の証拠は、FFAが感情に関して他の機能を持っていることを示しています。FFAは、さまざまな感情を示す顔によって差別的に活性化されます。ある研究では、FFAは中立的な顔よりも恐怖の顔によってより強く活性化されることが判明しました。^[35]これは、FFAが下流の処理にもかかわらず感情を処理する機能を持っていることを意味し、顔を識別するためのFFAの進化上の目的に疑問を投げかけています。

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  紡錘形の顔の部分は赤で表示

• 個々の物体のカテゴリーに対する神経処理
• スーパー認識者
• 人種間効果

• マコーン他「認知科学の動向」2007年
• カールソン、ニール R.、行動生理学、第 9版、2007 年。ISBN 0-205-46724-5 
• Bukach CM; Gauthier I.; Tarr M. (2006). 「顔とモジュール性を超えて: 専門知識フレームワークの力」.認知科学の動向. 10 (4): 159–166. doi :10.1016/j.tics.2006.02.004. PMID  16516534. S2CID  17207613.

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