Das Gehirn erkennt zuerst Geschlecht und Alter bevor es Einzelheiten eines Gesichts wahrnimmt

Eine interessante Studie behandelt wie wir Gesichter auswerten:

Within a fraction of a second of viewing a face, we have already determined its gender, age and identity. A full understanding of this remarkable feat will require a characterization of the computational steps it entails, along with the representations extracted at each. Here we used magnetencephalography to ask which properties of a face are extracted when, and how early in processing these computations are affected by face familiarity. Subjects viewed images of familiar and unfamiliar faces varying orthogonally in gender and age. Using representational similarity analysis, we found that gender and age information emerged significantly earlier than identity information, followed by a late signature of familiarity. Importantly, gender and identity representations were enhanced for familiar faces early during processing. These findings start to reveal the sequence of processing steps entailed in face perception in humans, and suggest that early stages of face processing are tuned to familiar face features.

Quelle: How face perception unfolds over time

Aus einer Besprechung (übersetzt mit deepl)

Unser Gehirn ist unglaublich gut in der Verarbeitung von Gesichtern und hat sogar spezifische Regionen, die auf diese Funktion spezialisiert sind. Aber welche Gesichtsdimensionen beobachten wir? Beobachten wir zuerst die allgemeinen Eigenschaften und schauen uns dann die Details an? Oder werden Dimensionen wie Geschlecht oder andere Identitätsdetails in Abhängigkeit voneinander dekodiert? In einer in Nature Communications veröffentlichten Studie haben Neurowissenschaftler des McGovern Institute for Brain Research die Reaktion des Gehirns auf Gesichter in Echtzeit gemessen und festgestellt, dass das Gehirn zunächst Eigenschaften wie Geschlecht und Alter entschlüsselt, bevor es auf die spezifische Identität des Gesichts selbst eingeht.

Während die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) einen unglaublichen Detaillierungsgrad gezeigt hat, welche Regionen des Gehirns auf Gesichter reagieren, ist die Technologie weniger effektiv, um uns zu sagen, wann diese Regionen aktiviert werden. Denn die fMRT misst die Hirnaktivität, indem sie Veränderungen der Durchblutung erkennt; wenn Neuronen aktiv werden, steigt der lokale Blutfluss zu diesen Hirnregionen. Die fMRI arbeitet jedoch zu langsam, um mit der Dynamik des Gehirns in Millisekundenschnelle Schritt zu halten. Die ändert die  Magnetoencephalographie (MEG), eine vom MIT-Physiker David Cohen entwickelte Technik, die kleinste Schwankungen in Magnetfeldern erkennt, die bei der elektrischen Aktivität von Neuronen auftreten. Dies ermöglicht eine bessere zeitliche Auflösung der neuronalen Aktivität.

Die Forscherin des McGovern Institute, Nancy Kanwisher, der Walter A Rosenblith Professor am MIT Department of Brain and Cognitive Sciences, und die Postdoc-Katharina Dobs, zusammen mit ihren Co-Autoren Leyla Isik und Dimitrios Pantazis, wählten diesen zeitlich präzisen Ansatz, um die Zeit zu messen, die das Gehirn benötigt, um auf verschiedene dimensionale Merkmale von Gesichtern zu reagieren.

„Aus einem kurzen Blick auf ein Gesicht extrahieren wir schnell all diese reichen mehrdimensionalen Informationen über eine Person, wie Geschlecht, Alter und Identität“, erklärt Dobs. „Ich wollte verstehen, wie das Gehirn diese beeindruckende Leistung vollbringt und was die neuronalen Mechanismen sind, die diesem Effekt zugrunde liegen, aber niemand hatte in derselben Studie die Zeitskalen der Reaktionen auf diese Merkmale gemessen.“

Frühere Studien haben gezeigt, dass Menschen mit Prosopagnosie, einer Krankheit, die durch die Unfähigkeit gekennzeichnet ist, vertraute Gesichter zu identifizieren, keine Probleme haben, das Geschlecht zu bestimmen, was darauf hindeutet, dass diese Merkmale unabhängig sein können. „Aber zu untersuchen, wann das Gehirn Geschlecht und Identität erkennt und ob dies voneinander abhängige Merkmale sind, ist weniger klar“, erklärt Dobs.

Durch die Aufzeichnung der Gehirnaktivität der Probanden in der MEG-Maschine fanden Dobs und ihre Co-Autoren heraus, dass das Gehirn auf grobe Merkmale wie das Geschlecht eines Gesichts reagiert, viel schneller als die Identität des Gesichts selbst. Ihre Daten zeigten, dass das Gehirn in nur 60-70 Millisekunden beginnt, Alter und Geschlecht einer Person zu entschlüsseln. Etwa 30 Millisekunden später – bei etwa 90 Millisekunden – beginnt das Gehirn mit der Verarbeitung der Identität des Gesichts.

Nachdem sie ein Paradigma für die Messung der Reaktionen auf diese Gesichtsdimensionen festgelegt hatten, beschlossen die Autoren, den Effekt der Vertrautheit zu testen. Es ist allgemein bekannt, dass das Gehirn Informationen über „vertraute Gesichter“ robuster verarbeitet als unbekannte Gesichter. Zum Beispiel sind unsere Gehirne geschickt darin, die Schauspielerin Scarlett Johansson auf mehreren Fotos zu erkennen, auch wenn ihre Frisur in jedem Bild anders ist. Unser Gehirn hat es jedoch viel schwerer, zwei Bilder derselben Person zu erkennen, wenn das Gesicht unbekannt ist.

„Eigentlich kann man das Gehirn bei unbekannten Gesichtern leicht täuschen“, erklärt Dobs. „Variationen in Bildern, Schatten, Änderungen in der Haarfarbe oder im Stil lassen uns schnell denken, dass wir eine andere Person betrachten. Umgekehrt haben wir kein Problem damit, wenn ein vertrautes Gesicht im Schatten steht oder ein Freund seine Frisur ändert. Aber wir wussten nicht, warum die vertraute Gesichtswahrnehmung viel robuster ist, ob dies nun auf eine bessere Feed-Forward-Verarbeitung zurückzuführen ist oder auf einen späteren Speicherabruf.“

Um die Wirkung der Vertrautheit zu testen, maßen die Autoren die Gehirnreaktionen, während die Probanden bekannte Gesichter (amerikanische Prominente) und unbekannte Gesichter (deutsche Prominente) im MEG betrachteten. Überraschenderweise fanden sie heraus, dass Probanden das Geschlecht in vertrauten Gesichtern schneller erkennen als in unbekannten Gesichtern. Zum Beispiel entschlüsselt unser Gehirn, dass der Schauspieler Scarlett Johansson als Frau präsentiert, bevor wir überhaupt merken, dass sie Scarlett Johansson ist. Und für die weniger bekannte deutsche Schauspielerin Karoline Herferth packen unsere Gehirne die gleichen Informationen weniger gut aus.

Dobs und Co-Autoren argumentieren, dass eine bessere Geschlechter- und Identitätserkennung für vertraute Gesichter nicht „von oben nach unten“ erfolgt, was bedeutet, dass es bei verbesserten Reaktionen auf vertraute Gesichter nicht um das Abrufen von Informationen aus dem Gedächtnis geht, sondern um einen Feed-Forward-Mechanismus. Sie fanden heraus, dass das Gehirn auf die Vertrautheit des Gesichts in einer viel langsameren Zeitspanne (400 Millisekunden) reagiert als auf das Geschlecht, was darauf hindeutet, dass sich das Gehirn möglicherweise an Assoziationen erinnert, die mit dem Gesicht zusammenhängen (wie z.B. Johansson in dem Film „Lost in Translation“).

Geschlechtererkennung ist eine überaus wichtige Eigenschaft, weil sie bei evolutionärer Betrachtung eine der allerwesentlichsten Informationen liefert: Fortpflanzungspartner oder nicht?
Gene können sich nur dann im Genpool anreichern, wenn sie in die nächste Generation kommen und das immer wieder. Geschlechter schnell erkennen zu können ist da eine sehr hilfreiche Eigenschaft.

Das alles wiederum ist nur schwer mit den Gendertheorien, nach denen Geschlechter eine rein soziale Kategorie sind und auf einem breiten Spektrum liegen, zu vereinbaren.