[논문 리뷰] Altering sensorimotor simulation impacts early stages of facial expression processing depending on individual differences in alexithymic traits

Arianna Schiano Lomoriello, Antonio Maffei외 2명|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 14.

Face Recognition and Perception인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 신체감각운동 시뮬레이션—특히 얼굴 근육의 모방—이 얼굴 표정의 조기 뇌 처리에 미치는 영향을 조사하며, 이는 정서 인식 어려움 특성(alexithymic traits)의 개인적 차이가 이 영향을 조절함을 밝힌다. 사건 관련 전위(ERP)를 사용하여, 저-alexithymia 개인은 모방 간섭 상황에서 P1의 진폭 조절을 보이고, 고-alexithymia 개인은 N170의 조절을 보이며, 이는 보상적 시각 처리 및 이질적인 감각운동-시각 연결성을 시사한다.

ABSTRACT

Simulation models of facial expressions suggest that posterior visual areas and brain areas underpinning sensorimotor simulations might interact to improve facial expression processing. According to these models, facial mimicry may contribute to the visual processing of facial expressions by influencing early stages. The aim of the present study was to assess whether/how early sensorimotor simulation influences early stages of face processing. A secondary aim was to investigate the relationship between alexithymic traits and sensorimotor simulation. We monitored P1 and N170 components of the event-related potentials (ERP) in participants performing a fine discrimination task of facial expressions while implementing an animal discrimination task as control condition. In half of the experiment, participants could freely use their facial mimicry whereas in the other half, they had their facial mimicry blocked by a gel. Our results revealed that, on average, both P1 and N170 ERP components were not sensitive to mimicry manipulation. However, when taking into account alexithymic traits, a scenario corroborating sensorimotor simulation models emerged, with two dissociable temporal windows affected by mimicry manipulation as a function of alexithymia levels. Specifically, as a function of mimicry manipulation, individuals with lower alexithymic traits showed modulations of the P1 amplitude, while individuals with higher alexithymic traits showed modulations of the later N170). Furthermore, connectivity analysis at the scalp level suggested increased connectivity between sensorimotor and extrastriate visual regions in individuals with lower alexithymic traits compared to individuals with higher alexithymic traits. Overall, we interpreted these ERPs modulations as compensative visual processing under conditions of interference on the sensorimotor processing.

연구 동기 및 목표

• 감각운동 시뮬레이션, 특히 얼굴 모방이 얼굴 표정 처리의 조기 단계에 영향을 미치는지 검토하기.
• 개인의 정서 인식 어려움 특성 차이가 얼굴 표정 인식 중 감각운동과 시각 처리 간의 상호작용에 어떻게 영향을 미치는지 조사하기.
• 모방 간섭이 P1 및 N170와 같은 ERP 성분에 미치는 영향이 정서 인식 어려움 수준에 따라 달라지는지 확인하기.
• 정서 인식 어려움 특성에 따라 감각운동 영역과 시각 영역 간의 신경 연결 패턴을 탐색하기.

제안 방법

• 미세한 얼굴 표정 식별 작업 동안 사건 관련 전위(ERP)를 기록하였다.
• 참가자들은 자유로운 얼굴 모방 상태와 젤을 통해 모방을 차단한 상태의 두 조건에서 작업을 수행하였다.
• 조기 시각 처리 및 얼굴의 구조적 처리 단계를 평가하기 위해 P1 및 N170 ERP 성분을 분석하였다.
• 정신건강 평가 척도를 사용한 표준화된 자기 보고 평가를 통해 정서 인식 어려움 특성을 측정하고 참가자를 고-와 저-alexithymia 그룹으로 분류하였다.
• 감각운동 영역과 외측 측각시각 영역 간의 두피 수준 기능적 연결성을 계산하여 뇌 네트워크 상호작용을 분석하였다.
• 얼굴 표정 처리에 특이적인 영향을 분리하기 위해 동물 식별 작업을 제어 조건으로 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 얼굴 모방 차단을 통한 감각운동 시뮬레이션 조작이 얼굴 표정 처리 중 조기 ERP 성분(P1 및 N170)에 영향을 미치는가?
• RQ2 개인의 정서 인식 어려움 특성 차이가 감각운동 시뮬레이션의 영향이 조기 얼굴 처리 단계에 미치는 영향을 어떻게 조절하는가?
• RQ3 정서 인식 어려움 수준에 따라 감각운동 영역과 시각 영역 간의 신경 연결 패턴이 다르게 나타나는가?
• RQ4 정서 인식 어려움 수준이 높은 개인은 감각운동 시뮬레이션이 차단되었을 때 보상적 시각 처리 기제를 더 많이 활용하는가?

주요 결과

• 저-alexithymia 개인은 얼굴 모방이 차단되었을 때 P1 진폭 조절이 유의미하게 발생하여, 감각운동 간섭에 대한 조기 시각 처리의 민감성이 드러났다.
• 고-alexithymia 개인은 모방 차단 조건에서 N170 성분의 유의미한 조절을 보였으며, 이는 후기 구조적 얼굴 처리 단계에 영향을 받음을 시사한다.
• 두피 수준의 기능적 연결성 분석에서 저-alexithymia 개인에서는 감각운동 영역과 외측 측각시각 영역 간에 고-alexithymia 개인보다 더 강한 기능적 연결성이 확인되었다.
• 전반적인 ERP 패턴은 감각운동 시뮬레이션이 차단되었을 때 고-alexithymia 개인에서 보상적 시각 처리가 일어나고 있음을 시사한다.
• 그룹 평균 ERP 효과가 없는 것은, 정서 인식 어려움 수준을 종합적으로 분석할 경우 모방 효과가 가려질 수 있음을 나타낸다.
• 모방 조작이 영향을 미치는 시간 창이 P1과 N170에서 분리되어 있음을 고려할 때, 이는 얼굴 표정 처리의 특성 기반 신경 기제를 강력히 지지한다.