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 研究背景

恐怖谷假說 (UVH) 描述了一個人的情感從親近到厭惡的突然變化，這種變化是由與人類相似的機器人引起的。然而，支持 UVH 的證據主要基于主觀評估。因此，關于恐怖谷效應是否存在行為或神經生理學表現仍然是一個懸而未決的問題。本實驗研究了前額葉皮層 (PFC)，一個與情緒調節相關的大腦區域，是怎么被具有不同人類特征的機器人所激活和調控的。

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研究方法
 

2.1、被試

共26名有效被試被招募，其中男性10名，女性16名，平均年齡20.8歲。
 

2.2、實驗材料

視覺刺激采用了60張機器人圖片和20張人類圖片。機器人或人類的長相人類化程度見圖1所示。

圖1. 視覺刺激中機器人或人類的長相人類化程度。灰色會機器人，藍色為人類。
 

2.3、實驗過程

被試在頭帶fNIRS檢測設備的同時觀察80張圖片（隨機順序），每張圖片呈現6s。在看完80張圖片后，這些圖片會再次出現，且被試需要對圖中機器人或人類的人類化程度和怪異程度進行評分。
 

2.4、數據采集和處理

功能近紅外光譜（NIRS， fNIRS 或 fNIR）用于測量參與者的前額葉神經活動（以血流動力學變化為指標）。使用雙通道 NIRS 血氧計（ISS Imagent；TR = 11Hz）從參與者的雙側前內側前額葉皮質 (PFC) 收集數據。
 

NIRS 數據首先從原始光衰減轉換為血紅蛋白單位，然后過濾以減少全身偽影。通過從原始數據中減去截止頻率為 0.08Hz 的 1 級 Savitzky-Golay 低通濾波器產生的時間序列，去除了低頻偽影。然后應用第二個濾波器（1 級 Savitzky-Golay，截止頻率為 0.5Hz）以減少心臟搏動。轉換和過濾產生兩個信號——左右 PFC 的每次試次的氧合血紅蛋白 (HbO)。

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實驗結果
 

3.1、具有不同程度的人類化長相的機器人及人類所誘發的腦部血流變化

結果表明氧合血紅蛋白有兩個顯著的正峰值，與人類相似度等級 (h) 相關，范圍為 [1 < h <= 2]，再次為 [4 < h <= 5]。此外，在 [2 < h <= 3] 范圍內，氧合血紅蛋白中有一個明顯的谷值 （圖2）。

圖2. 人類相似性（h）的函數的平均基線校正 AUC （area under the curve）。
 

3.2、高度人類化的機器人所誘發的腦部變化是否代表著反感

與喚醒量表（arousal）上半部分相關的前額葉活動增加明顯大于對人類刺激的反應。此外，與喚醒量表中心相關的前額葉活動減少明顯低于與人類刺激相關的活動。

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結論

本研究結果表明，確實存在對具有怪異外觀的機器人的情感反應，而且這種反應不僅對高度像人的機器人，而且對整體人像程度較低的機器人（即, 評分為 [1 < h <= 2])、但具有一些關鍵的類人特征的機器人也有這種情感反應。此外，對前額葉血流動力學的分析表明，單獨的主觀測量并不能完全捕捉到人類相似性與恐怖谷之間的關系。