异族效应(Other-race effect,ORE)是一种面孔识别偏差现象,具体表现为识别本族面孔的要比识别外族面孔容易得多。异族效应形成机制的研究已经成为了认知神经科学等领域的研究热点之一。随着功能神经影像技术的迅速发展,利用功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)和脑电图(electroencephalographic,EEG)对异族效应的神经机制进行研究已经成为现实。已有研究表明本族面孔显著地激活了右侧梭状回人脸区(fusiform face area,FFA),同时,与本族面孔相比,外族人脸在杏仁核上的激活强度更大。随着对异族效应神经机制研究的深入,有学者发现成年人在识别本族和外族面孔时,在与面孔加工有关的皮层区域之间形成的有效网络存在显著差异。独立成分分析(independent components analysis,ICA)作为一种数据驱动方法,在近几年的功能神经影像学研究中占有越来越重要的地位。为了揭示人们识别不同种族面孔时大脑激活模式的差异,本文利用ICA数据处理方法和fNIRS成像技术,对异族效应的神经机制进行研究,具体研究过程如下:第一,采用fNIRS成像技术采集95名受试者的fNIRS数据,并对采集到的原始空间数据和光学数据进行预处理,得到配准后的空间数据和氧合血红蛋白浓度变化数据,为后续数据处理做准备。第二,对含氧血红蛋白浓度变化数据进行组ICA,并根据数据特点和实验设计研究出时间串联算法,从而实现在相同条件下分析不同种族面孔引起的大脑神经机制的差异。第三,对得到的本族面孔刺激对应的独立成分和外族面孔刺激对应的独立成分分别与本实验理想的血液动力学响应做相关分析,得到两组相关系数;然后对这两组相关系数做差异性分析,判断该成分是否有显著差异。得到显著差异的成分后,找到其对应的脑区分布及空间坐标。最后,总结本文研究发现:外族面孔刺激激活程度显著大于本族面孔刺激激活程度的脑区有:中央后回、距状裂周围皮层、眶内额上回、楔叶、枕上回。外族面孔刺激激活程度显著小于本族面孔刺激激活程度的脑区有:背外侧额上回、三角部额下回。本研究提出了 fNIRS数据的组ICA分析算法,通过对近红外脑功能数据的处理,揭示了异族效应的大脑激活模式,为以后的相关研究奠定了基础。本研究得到的结果与前人使用fMRI、EEG等方法得到的结果具有一致性。另外,本研究通过面孔识别的时空处理模式揭示了种族间差异。本研究不仅能帮助人们理解面孔加工对大脑视觉皮层功能组织的影响,也能为改善机器学习人脸识别算法提供仿生学依据。