基于ERP重复效应探讨色调与饱和度在面孔识别中的作用

你有没有想过，为什么黑白电影里的面孔依然能被我们认出？这背后涉及一个有趣的科学问题：颜色，到底对熟悉面孔识别重不重要？

颜色在视觉感知中扮演着重要角色——它能帮我们判断一个人的年龄、性别、健康状况，甚至情绪。那么，当我们认出“这是老朋友张三”时，颜色是否也参与了这一过程？换句话说，我们的大脑在储存“张三”这个面孔信息时，是否也保留了他的肤色特征？

这个问题在学术界存在长期争议。一方面，我们能从灰度照片中认出熟人，说明颜色并非识别面孔的必需信息。但另一方面，有研究发现，在图像模糊等识别条件不佳的情况下，颜色似乎能为识别提供帮助。更值得注意的是，当研究人员将名人的照片色调翻转，变成“蓝脸”或“绿脸”，人们依然能认出他们。这些发现让人不禁思考：熟悉面孔的长时记忆中，究竟是否包含个体特定的颜色信息？

为探究这一问题，本研究采用脑电技术，通过分析一种与面孔识别相关的脑电波成分——N250r，来考察颜色信息是否影响大脑激活熟悉面孔表征的过程。

本研究共招募99名在校学生参与三项实验，每项实验各纳入32名有效被试(实验1：30女2男，平均年龄20.3岁；实验2：26女6男，平均年龄21.2岁；实验3：29女3男，平均年龄21.2岁)。所有被试视力或矫正视力正常，无服用精神活性药物。

实验采用64通道电极帽配合ANT Neuro公司的EEGO放大器记录脑电数据，采样率1024 Hz。每个试次流程为：红色十字注视点(1000毫秒)→启动面孔(200毫秒)→绿色十字注视点(600毫秒)→目标面孔(1000毫秒)→反应屏。被试需对目标面孔的熟悉程度进行4点评分(1=确定不熟悉，4=确定熟悉)。每项实验包含4个block，每个block含100个试次。

图1 a) 实验1的实验条件、试次流程及示例刺激。R = 重复条件，NR = 非重复条件；b) 彩色和灰度启动条件下，左侧(TP9, P9)和右侧(TP10, P10)枕颞区和颞区电极点在重复与非重复试次中的总平均事件相关电位；c) 彩色(黑色)和灰度(红色)启动条件下，TP9/TP10/P9/P10电极点平均后的重复效应均值及个体数据；d) 彩色和灰度启动条件下的平均差异波(均值±95%置信区间)。

实验1比较彩色与灰度启动面孔的效果；实验2对启动面孔进行低通滤波处理；实验3比较自然彩色与色调/饱和度反转的启动面孔。所有目标面孔均为自然彩色图像。离线数据分析使用BESA 6.3软件进行滤波、伪迹校正和试次筛选，仅保留被试评分为“确定熟悉”的试次进行分析。ERP重复效应的分析聚焦于枕颞电极点(P9/P10、TP9/TP10)，时间窗口为220-300毫秒及后续每100毫秒直至800毫秒，采用重复测量方差分析和t检验进行统计检验。

三项实验均观察到清晰的ERP重复效应，即重复条件比非重复条件在枕颞区电极点上诱发更负的波幅，起始时间约为目标呈现后220毫秒。这一N250r效应在所有实验条件下均有体现，但其模式在不同实验中略有差异。

在正常视觉条件下(实验1)，彩色与灰度启动面孔诱发的重复效应在幅度和时间进程上高度相似。统计分析显示，两种启动条件均产生显著的重复效应，且两者之间无显著差异，贝叶斯因子支持无差异假设。这一结果表明，颜色的缺失并未影响大脑对熟悉面孔的重复启动效应。

图2 a) 实验1-3所使用的电极分布头皮地形图。；b) 实验1中，每个时间点(横轴)和每个电极点(纵轴)的效应量(上部分)和重复测量t检验的p值(下部分)。偏离蓝色背景的区域表示显著效应。

当启动面孔经过低通滤波处理、高频空间信息被大幅削减后(实验2)，整体重复效应较实验1有所减弱。但在早期时间窗口(220-400毫秒)中，彩色与灰度启动条件仍表现出相似的重复效应，两者无显著差异。然而在400-500毫秒窗口，灰度启动条件仍保持显著效应，而彩色启动条件的效应已消失；在500-600毫秒窗口，彩色启动条件甚至出现极性反转的效应——非重复条件比重复条件更负。这一反转效应的头皮分布特征提示其可能与P3成分有关，反映的是后期策略性加工而非早期自动化的面孔识别过程。

图3 实验2中，每个时间点(横轴)和每个电极点(纵轴)的效应量(上部分)和重复测量t检验的p值(下部分)。偏离蓝色背景的区域表示显著效应。

当启动面孔的色调和饱和度被反转、呈现“错误”的颜色信息时(实验3)，重复效应依然清晰可见。自然彩色与色调反转启动条件在220-500毫秒的多个时间窗口内均产生显著的重复效应，且两者之间无显著差异，贝叶斯因子支持无差异假设。这一发现表明，即使是错误的颜色信息，也未能干扰大脑对熟悉面孔的重复启动效应。三项实验的探索性全脑分析结果与上述发现基本一致，进一步支持了颜色信息对熟悉面孔识别的ERP重复效应无显著影响的结论。

图4 实验3中，每个时间点(横轴)和每个电极点(纵轴)的效应量(上部分)和重复测量t检验的p值(下部分)。偏离蓝色背景的区域表示显著效应。

所以，颜色到底对认出熟悉的人重不重要？答案是：不重要，真的不重要。大脑是个“务实主义者”——它记住了朋友的脸型、眉眼间距，却懒得记肤色是偏白还是偏黄。就像你不会因为照片褪色就认不出老同学，大脑也不会因为启动面孔是黑白的、模糊的，甚至是“蓝脸怪”就认不出那是谁。颜色就像蛋糕上的糖霜，看着漂亮，但蛋糕本身才是填饱肚子的关键。只要脸在，颜色随意。

文章信息

引用：Wiese, H., Ablott, E., Bojdo, M. M., & Lidborg, L. H. (2025). Colour is irrelevant for familiar face recognition: Evidence from event-related brain potentials. cortex.

DOI: 10.1016/j.cortex.2025.07.013