《Infancy》：Emergence of Neural Face Selectivity in Infants Younger Than 4 Months Old
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本研究通过改进刺激集设计，利用频率标记EEG技术，首次在2-4月龄婴儿中捕捉到对快速呈现面孔的神经选择性反应。这不仅揭示了婴儿视觉系统早期复杂认知处理的能力，也为理解神经选择性何时及如何出现、以及其与视觉能力发展的关系提供了关键证据。
一、引言
婴儿的高级视觉感知一直是发展研究的重点，但其神经类别选择性的出现时间仍不确定。长期观点认为，神经面孔选择性——即大脑对面孔相较于其他视觉类别产生更强的偏好性反应——最早也要到婴儿第一年末期才出现。然而，最近的fMRI研究指出，在成熟的典型面孔网络区域（如梭状回面孔区FFA和颞上沟STS），2月龄婴儿便已存在面孔选择性活动。这些发现揭示了视觉认知通过类别选择性进行早期建构的可能性。但真实生活中，视觉输入并非总能允许长时间注视，感知常在“一瞥”之间发生，且婴儿的扫视速度在2月龄时已与成人相当。因此，以往研究使用的有限刺激集和较慢的呈现速率可能低估了婴儿早期面孔处理能力。本文旨在探究，通过优化刺激集的视觉显著性（如增加亮度、尺寸，优化背景），并利用频率标记脑电图(FT-EEG)这种高效、快速且信噪比高的范式，是否能在4月龄甚至更小的婴儿中检测到神经面孔选择性。
二、材料与方法
研究构建了两组刺激集：经典的“经典集”(Classic set)与新的“新集”(New set)。每组均包含68张人脸和170张非人脸物体的彩色图片。新集的图像经过专门设计，以匹配婴儿早期的视觉能力（如较低视敏度和对比敏感度），主要特征包括更高的亮度、更大的物品尺寸以及更平滑的背景，以促进图形-背景分离，同时保留了类别内和类别间的高度可变性。
实验采用快速周期视觉刺激(FPVS)范式和频率标记EEG(FT-EEG)技术。刺激以每秒6张(6 Hz, 每张167毫秒)的速率呈现，其中人脸每6张图片出现一次（即每秒1次），从而在脑电频谱的1 Hz处“标记”出专门的面孔选择性神经反应。同时，6 Hz及其谐波处的反应反映了对所有刺激的普遍视觉反应。
实验1在成人(N=19)中验证了新刺激集的有效性，包括完整(intact)和相位打乱(scrambled)的版本，以控制低水平视觉特征的影响。实验2将刺激集应用于2至6月龄的婴儿(N=46)，测试其对快速呈现刺激的面孔选择性反应。EEG数据经过标准预处理，并定义了与面孔选择性(1 Hz及其谐波)和普遍视觉反应(6 Hz及其谐波)相关的感兴趣区(ROI)进行统计分析。
三、实验1：新刺激集在成人中的验证
实验结果验证了新刺激集在成人中的有效性。
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面孔选择性反应：对1 Hz及其谐波（共15个）的分析显示，新集引发的面孔选择性反应振幅显著高于经典集（增幅约22%），且此差异仅存在于完整图像条件，在打乱条件下无差异。这一结果通过脑地形图得到直观体现。
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侧化效应：在完整图像条件下，新集引发的反应表现出更强的右侧大脑半球优势（右枕颞区rOT > 左枕颞区lOT和中间枕区mO），这符合成熟大脑面孔处理网络的典型特征。在打乱条件下，各脑区间的振幅无显著差异，支持了新集反应的特异性源于高水平面孔处理，而非低水平视觉线索。
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普遍视觉反应：对6 Hz普遍视觉反应的分析发现，新集的反应有微弱增强，但贝叶斯分析支持了“无差异”的零假设，表明两组刺激集在基础视觉处理层面基本相当，新集带来的优势主要体现在高水平面孔分类。
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一致性与显著性：对反应内部一致性的分析显示，两个刺激集均能产生高且无显著差异的信度。在个体层面，新集能激发出显著面孔选择性反应的电极数量也显著多于经典集。这些结果表明，新集不仅有效，而且在成人中能更敏感地测量面孔选择性。
四、实验2：婴儿的面孔选择性反应
实验2的关键发现是，新刺激集能够揭示更年幼婴儿（平均100天，即约3.3个月）的面孔选择性神经反应，而经典集则无法做到。
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刺激集的整体效应：整体上，新集引发的婴儿面孔选择性反应振幅是经典集的近三倍。普遍视觉反应（6 Hz）的振幅在两组刺激集间无差异，表明婴儿的注意力水平和整体视觉同步反应相当，从而排除了因兴趣差异导致结果混淆的可能性。
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年龄的调节作用：年龄是一个关键因素。以样本中位数年龄（149天）分组后发现，较年轻婴儿组（57-149天）仅对新集表现出显著的面孔选择性反应，对经典集则无反应；而较年长婴儿组（149-200天）对两组刺激集均表现出反应，但新集引发的反应仍更强。这清晰地表明，新刺激集的设计弥补了年幼婴儿视觉能力的局限，使其早期存在的面孔选择性得以被测量。
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反应的显著性与脑区分布：对于整个婴儿样本，新集在4个谐波上均引发了显著的群体水平反应，而经典集则未能在任何谐波上达到群体显著性。反应地形图也显示出这一显著差异。
此外，在年轻婴儿组中，新集激发的反应在53%的分析电极上达到显著，而经典集在所有电极上均不显著。婴儿的反应在头皮上的分布比成人更广泛，涉及中间枕区(mO)，这可能反映了其神经面孔系统在发展早期尚未完全专门化。
五、讨论
本研究通过设计一个更符合婴儿视觉能力的新刺激集，成功地利用FT-EEG技术，在2-4月龄的婴儿中测量到了对快速呈现面孔的神经选择性反应。这一发现修正了先前使用相似范式但未能在4月龄前婴儿中发现此类反应的观点。我们的结果表明，先前的研究可能因使用的刺激集在视觉显著性（如图像尺寸、亮度、背景复杂性）方面对婴儿构成了挑战，从而低估了其早期面孔处理能力。
新集的设计通过增强物品可见度（更大的尺寸、更高的亮度）和促进图形-背景分离（更平滑的背景），提高了婴儿快速“捕获”并区分面孔与非面孔的可能性。这在不影响测量信度和特异性的前提下，为探测早期神经功能提供了更优的工具。成人实验证实了新集引发的反应是高水平、面孔特异性的，且具有更强的右侧化特征。
婴儿的结果进一步支持了“交互式专门化”的发展模型。早期面孔选择性可能已激活了典型的面孔处理脑区，但在发展初期，激活范围可能更广泛，涉及更多的枕叶区域，随着经验的积累和系统的精细化，才逐渐集中到更特定的枕颞皮层。
总之，本研究不仅提供了早期神经面孔选择性在快速视觉约束下存在的证据，还强调了刺激材料设计在发展认知神经科学研究中的关键作用。这一早期高效的面孔处理能力很可能为随后更高级的视觉和社交神经认知发展奠定了基础。新刺激集作为一个有效的工具，未来可用于进一步探究婴儿期面孔处理网络的发展轨迹、个体差异及其与后续社会认知能力的关联。
