快速序列視覺呈現(xiàn)中面孔加工的神經(jīng)機制.pdf

1、面孔在社會交往和生物進化過程中有著重要意義，因此，早在從達爾文起就開始了對面孔的科學研究，近來更是受到國際眾多心理學家和認知神經(jīng)科學家的高度關注。面孔包含了諸如性別、年齡、魅力、情緒、身份、種族等信息，其中面孔身份信息（identity）和表情信息（expression）受到的關注最多。大量的研究已經(jīng)從行為學、神經(jīng)心理學、神經(jīng)生理學和腦成像學等多個層面揭示了面孔的身份和表情加工的一些非常重要的特點。但是在面孔身份和表情加工的關系方面存在

2、巨大的爭議。傳統(tǒng)的面孔識別模型認為，面孔身份相關信息的加工發(fā)生在一個專門的認知路徑，該路徑是獨立于面孔其它方面信息加工的認知路徑。這表明面孔身份和面孔表情加工存在分離，一些研究也支持身份和表情是并列加工，而另一些研究認為兩者并不是完全獨立，而是存在內部聯(lián)系。綜合以往研究的結果，本研究假設面孔身份和表情信息加工的關系是既存在獨立性又存在內在的聯(lián)系，獨立性的生理基礎在于執(zhí)行兩種面孔信息加工的關鍵腦區(qū)存在不同，而具有內在聯(lián)系的生理基礎在于這兩

3、種加工有共同的腦區(qū)參與。因此深入研究面孔身份和表情加工的相互關系以解決面孔身份和表情加工關系的爭論既具有非常迫切的現(xiàn)實意義也具有重要的理論意義。 另外，已有研究對面孔身份和表情加工與注意關系的考察還很不夠，且主要采用視覺搜索任務從注意的空間緯度上考察對面孔身份和表情加工的影響，而從注意的時間緯度上考察對面孔身份和表情加工的影響的研究非常少見。快速序列視覺呈現(xiàn)范式（rapid serial visual presentation，

4、RSVP）能夠考察注意時間維度上的特點，將該范式應用到面孔加工的研究中，有助于進一步揭示面孔加工與注意的關系。 本文使用高密度的ERP技術并結合偶極子源分析，從橫向與縱向兩個方面來研究面孔加工的神經(jīng)機制。在研究中我們采用了相減技術來消除快速呈現(xiàn)視覺刺激產生的ERP成分重疊效應，主要分析由T2誘發(fā)的ERP成分。研究一揭示面孔表情加工的神經(jīng)機制，試圖通過高興、恐懼和中性面孔表情在RSVP任務中的ERP效應和偶極子源定位技術來初步推論

5、出面孔表情加工的神經(jīng)模型。研究二揭示面孔身份加工的神經(jīng)機制，該研究又包含兩個縱向實驗，實驗一中比較了面孔與非面孔在RSVP中的ERP效應，而實驗二進一步比較了正立和倒置面孔在RSVP中的ERP效應。研究三是對研究一和研究二的縱向深入，通過把Garner干擾范式的邏輯思想植入RSVP范式中來進一步揭示面孔表情和面孔身份加工的關系。研究結果發(fā)現(xiàn)： 感知覺階段和認知評價階段的ERP成分均受到了面孔情緒效價的調節(jié)，早期的前部N1和后部P

6、1反映了對恐懼表情加工的偏向，恐懼表情比高興和中性表情誘發(fā)了更大的波幅。VPP和短間隔條件下誘發(fā)的N170波幅能夠區(qū)分情緒表情面孔與非情緒表情面孔，短間隔下的N3和P3波幅能夠把恐懼、高興和中性表情都清楚地區(qū)分。偶極子源定位的結果表明了，恐懼表情誘發(fā)出更大N1的發(fā)生源是前額葉（prefrontal cortex），恐懼表情誘發(fā)出更大P1的發(fā)生源是海馬旁回（parahippocampal cortex）和枕下回（inferior occi

7、pital cortex），高興表情誘發(fā)出更大VPP和N170的發(fā)生源是右側梭狀回（right fusiform gyrus），高興和恐懼表情誘發(fā)出更大N3和P3的發(fā)生源分別是顳上皮層區(qū)域（superior temporal cortex）和扣帶前回（anterior cingulate cortex）。 面孔比房屋誘發(fā)了更大的P1、VPP和P3成分和更短的N1潛伏期，面孔在N170成分上表現(xiàn)出了比房屋更少受到注意的影響。面孔與

8、房屋差異波的偶極子源定位結果表明了，面孔誘發(fā)出更大Pl的發(fā)生源位于枕下回附近，面孔誘發(fā)出更大VPP的發(fā)生源位于右側梭狀回，而扣帶前回是面孔誘發(fā)出更大P3的發(fā)生源。正立與倒置面孔都出現(xiàn)了注意瞬脫效應，倒置面孔比正立面孔有更低的正確率。P1、VPP和N170成分表現(xiàn)出了面孔倒置效應，正立面孔比倒置面孔在左側項枕部誘發(fā)了更大的P1波幅，而倒置面孔比正立面孔誘發(fā)了更大的VPP和N170波幅和更長的潛伏期，并且N170表現(xiàn)出了右半球優(yōu)勢。倒置和正

9、立面孔差異波的偶極子源定位表明了，枕下回是正立面孔誘發(fā)出更大P1的發(fā)生源，而右側梭狀回是倒置面孔誘發(fā)出更大VPP和N170的發(fā)生源。 情緒任務比身份任務誘發(fā)了更大的VPP波幅，并且VPP波幅表現(xiàn)出了表情信息對身份信息加工的干擾。N170存在右半球優(yōu)勢，右半球誘發(fā)了更大的波幅和更短的潛伏期。情緒任務減身份任務差異波的偶極子源定位表明，情緒任務誘發(fā)出更大VPP的發(fā)生源位于雙側梭狀回，情緒任務誘發(fā)出更大N3的發(fā)生源位于顳上皮層。

10、 在表情加工中N1要受由間隔決定的注意資源影響，而身份加工中N1不受注意資源的影響。P1成分較少地受到注意資源的影響，而VPP、N170、N3和P3成分都要受注意資源的影響，注意資源相對充足的條件下誘發(fā)了更大的波幅。P3成分的波幅不僅是注意資源的指標，也是任務難度的指標，難度越大，波幅越小。 本文提出了面孔表情加工的三階段模型，第一階段主要是對恐懼表情的自動加工，而第二階段主要是把情緒面孔和非情緒面孔（中性面孔）相區(qū)別，第三階

11、段是對情緒效價的深入加工階段，能夠區(qū)別不同的情緒表情。這三個階段受注意影響的程度是不同的。第一階段的加工受到注意資源的影響較少，而第二和第三階段更多地受到注意資源的影響。 在此基礎上本文進一步提出了面孔加工的神經(jīng)系統(tǒng)模型。本模型認為面孔表情和身份信息加工既具有獨立性又存在內在的聯(lián)系，這種內在聯(lián)系產生的原因在于梭狀回是面孔身份和表情加工關鍵階段所共享的大腦區(qū)域。該模型很好地解釋了目前研究的結果，由于面孔身份加工必須經(jīng)過梭狀回，而面