林國耀，莊 偉

(1.閩南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，福建 漳州 363000;2.華南師范大學(xué)心理學(xué)院，廣東 廣州 510631)

一前言

面孔是人類生活中最重要的社會信息，因此面孔加工研究一直受到心理學(xué)家的關(guān)注。面孔倒置效應(yīng) (face inversion effect)是心理學(xué)家研究面孔加工的重要窗口。所謂面孔倒置效應(yīng)，是指人們對倒置面孔的識別比對正立面孔的識別要來得困難，因此識別正確率更低、識別反應(yīng)時更長。除了正確率和反應(yīng)時這些行為指標外，隨著認知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，研究者進一步用各種腦活動指標來標示面孔倒置效應(yīng)，比如腦電活動中的N170成分。研究者一般認為倒置面孔引發(fā)的N170成分的波幅較大、潛伏期較長，這說明人們要花費更多的心理資源來識別倒置面孔［1，2］。

面孔倒置效應(yīng)的產(chǎn)生機制是當前研究者關(guān)注的焦點，而在這個問題上整體加工理論受到的關(guān)注最多［1，3］。整體加工理論認為人們一般對正立面孔進行整體構(gòu)形加工 (holistic－configural processing)，但對倒置面孔則主要進行局部特征加工 (localfeature－based processing)［4，5］。該理論獲得了很多實驗證據(jù)的支持。比如，腦電研究發(fā)現(xiàn)，在正立面孔加工中，對眼睛的加工受到抑制，而在倒置面孔加工中，對眼睛特異的神經(jīng)元則可能得到了激活［6－9］。又如，腦成像研究表明，倒置面孔加工激活了對物體加工特異的腹外側(cè)紋狀體，這意味著倒置面孔可能被知覺為物體進行加工，而物體加工被認為是基于特征加工的［10］。此外，面孔加工中的撒切爾效應(yīng) (Thatcher effect)、合成面孔效應(yīng)(composite face effect)、局部-整體效應(yīng) (partwhole effect)也都支持整體加工理論。撒切爾效應(yīng)是指在倒置面孔中將眼和嘴這兩個構(gòu)件又分別倒置時，人們不容易發(fā)現(xiàn)有什么異常，但是如果正立面孔作了這樣的處理，人們則會很容易發(fā)現(xiàn)異常之處，這說明倒置面孔的加工利用了特征信息但卻對構(gòu)型信息不敏感［11，12］。合成面孔效應(yīng)是指人們對兩張合成面孔 (上半部分和下半部分屬于不同的真實面孔)的上半部分進行辨別時會自動化地受到下半部分的干擾，但是如果將這兩張合成面孔的上下兩部分錯開或者將這兩張合成面孔倒置時，則這種干擾就明顯減弱，這就很有力地說明面孔正立時局部特征信息加工受到了整體構(gòu)形加工的抑制，而面孔倒置時則不存在這種抑制［13，14］。局部整體效應(yīng)是指面孔局部特征在整體面孔情境中的識別好于單獨呈現(xiàn)下的識別，這說明正立面孔加工中整體構(gòu)形加工是占優(yōu)勢的［15－17］。

雖然整體加工理論能夠較好地解釋面孔倒置效應(yīng)的產(chǎn)生機制，但是仍然還有很多問題值得探討。首先，研究者主要是以眼睛特征為例來討論倒置面孔的局部特征加工，但嘴部特征受到的關(guān)注非常少。其次，研究者一般以中性面孔為例來討論面孔倒置效應(yīng)，尚未系統(tǒng)地考察過情緒面孔的倒置效應(yīng)。再次，注意對面孔倒置效應(yīng)的影響也沒有受到研究者足夠的重視。這三個問題的解決是密切關(guān)聯(lián)的，對情緒面孔倒置效應(yīng)的考察自然會涉及到面孔嘴部特征的作用 (因為嘴部特征是區(qū)分不同情緒面孔的重要因素)，另外注意由于與情緒密切相關(guān)也將變成一個無法繞過的問題。因此，本研究擬采用以嘴部特征來區(qū)分不同情緒效價的卡通情緒面孔為研究材料，通過一個腦電實驗來考察情緒效價對面孔倒置效應(yīng)的影響，并考察是否可以用整體加工理論來解釋這種影響?；贜170是面孔倒置效應(yīng)的常用腦電成分指標，因此本實驗將主要以N170為指標考察情緒效價和注意水平對面孔倒置效應(yīng)的影響。另外，由于腦電成分中的P3a、P3b分別被認為是無意注意和有意注意的腦電指標［18］，因此本實驗還將以P3a、P3b為指標來考察不同注意水平與面孔倒置效應(yīng)的關(guān)系。

二 研究方法

(一)被試

閩南師范大學(xué)本科生及研究生共15人，男性7名，女性8名，年齡20-24歲，右利手，無神經(jīng)系統(tǒng)或精神疾病史，裸視或矯正視力正常。

(二)實驗材料

采用卡通情緒面孔圖片作為刺激材料，尺寸均為180×180像素 (屏幕分辨率1280×1024像素)。表情為中性、愉快、悲傷三種，每種表情面孔又有正立和倒置兩種狀態(tài)。愉快和悲傷面孔的輪廓又分為紅色和綠色兩種顏色，但中性面孔的輪廓都是紅色。因此，總共有10種面孔:綠色正立愉快面孔，綠色正立悲傷面孔，綠色倒置愉快面孔，綠色倒置悲傷面孔，紅色正立中性面孔，紅色正立愉快面孔，紅色正立悲傷面孔，紅色倒置中性面孔，紅色倒置愉快面孔，紅色倒置悲傷面孔 (見圖1)

圖1 不同情緒的正倒置面孔示意圖

(三)實驗程序

采用E－prime軟件在微機上呈現(xiàn)實驗材料(水平視角0.13°，垂直視角0.11°)。實驗包括4個block，每個block只呈現(xiàn)一種方向 (正立或倒置)的情緒面孔，不同block的順序進行了被試間平衡，每個block之間有休息，用來消除疲勞效應(yīng)。每個block均包含473個trail，在每個trail中，首先呈現(xiàn)150ms情緒面孔圖片，之后呈現(xiàn)850ms空屏。每個trail呈現(xiàn)的可能是紅色輪廓的面孔，也可能是綠色輪廓的面孔，被試被要求忽略紅色輪廓的面孔，但要盡快地對綠色輪廓的面孔做出情緒判斷，喜悅的按“2” (或“3”)鍵，悲傷的按“3” (或“2”)鍵，按鍵方式在被試之間平衡。各種trial呈現(xiàn)順序按照oddball范式的要求來安排(如圖2所示):先呈現(xiàn)3至5個含有紅色中性面孔的trail(不同個數(shù)的順序進行拉丁方平衡)，再呈現(xiàn)一個含有紅色愉快或紅色悲傷面孔的trail(不同表情的順序進行拉丁方平衡)，然后呈現(xiàn)或不呈現(xiàn)含有紅色中性面孔的trail(呈現(xiàn)與否的順序進行拉丁方平衡)，用來避免非靶偏差刺激可能誘發(fā)的信號效應(yīng)，最后呈現(xiàn)含有綠色愉快或綠色悲傷面孔的trail作為靶偏差刺激 (不同表情的順序進行拉丁方平衡)。也就是說，紅色中性面孔是標準刺激 (比例為70%)，紅色表情面孔是非靶偏差刺激 (比例為15%，用來引發(fā)無意注意水平的加工)，綠色表情面孔是偏差靶刺激 (比例為15%，用來引發(fā)有意注意水平的加工)。總體來說，實驗是一個2 (面孔方向:正立/倒置)×2(情緒效價:愉快/悲傷)×2(注意水平:無意注意/有意注意)的三因素被試內(nèi)設(shè)計(見圖2)

圖2 刺激呈現(xiàn)順序示例 (以正立條件為例)

(四)腦電數(shù)據(jù)采集與處理

采用Brain Products－64導(dǎo)聯(lián)腦電采集系統(tǒng)以及按國際10～20系統(tǒng)擴展的64導(dǎo)Ag/AgCl電極帽，對實驗中被試的腦電進行連續(xù)記錄。腦電記錄時，以前額中點為參考電極，以Fpz和Fz連線的中點為接地點，以位于左眼上下的電極記錄垂直眼電，以位于兩眼外側(cè)1.5 cm處的左右電極記錄水平眼電，濾波帶通為0.05～70Hz，采樣頻率為1000Hz。腦電記錄過程中所有電極與頭皮接觸電阻均小于5KΩ。

實驗結(jié)束后對所采集的腦電數(shù)據(jù)通過BrainVision Analyzer2.0進行離線處理。經(jīng)過轉(zhuǎn)換參考電極(轉(zhuǎn)換為雙側(cè)乳突作參考)、去眼電(ICA法)、去偽跡(標準為±75μV)、數(shù)字濾波(35Hz低通)后，進行分段 (刺激出現(xiàn)前100ms為基線，刺激出現(xiàn)后保留600ms)、基線較正、疊加平均等處理。將所關(guān)注的三個腦電成分N170、P3a、P3b的時間窗分別定為 150－200ms、200－300ms、300－400ms。對各個時間窗的ERP波型進行峰值檢測，將各個峰值及其潛伏期導(dǎo)出到SPSS17.0軟件中進行統(tǒng)計分析。4名被試的腦電數(shù)據(jù)由于在有些條件上的有效疊加次數(shù)過少 (少于40次)而被剔除，因此只分析11名有效被試 (男性5名，女性6名)的腦電數(shù)據(jù)。

三 結(jié)果與分析

(一)N170潛伏期和波幅分析

不同注意條件下愉快和悲傷面孔在正立和倒置時的N170總平均波形(見圖3)

圖3 不同注意條件下愉快和悲傷面孔在正立和倒置時的N170總平均波形 (以P8為例)

首先對N170的潛伏期進行2(腦區(qū):左半球/右半球)×2(記錄點:P7或P8/PO7或PO8)× 2(注意水平:無意注意/有意注意)×2(方向:正立/倒置)×2(情緒:愉快/悲傷)的五因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明:(1)方向的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=8.18，P=0.017，倒置面孔誘發(fā)的N170潛伏期 (166.05±14.90μv)顯著大于正立面孔誘發(fā)的 N170潛伏期 (160.47± 16.36μv); (2)記錄點的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=7.86，P=0.019，記錄點P7/8誘發(fā)的潛伏期 (165.06±11.70ms)顯著大于記錄點PO7/8誘發(fā)的潛伏期 (161.45±12.96ms);(3)其他因素的主效應(yīng)均不顯著，所有因素的交互作用均不顯著。

對N170的波幅進行同樣的分析，結(jié)果表明: (1)注意水平的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=25.771，P=0.000＜0.05，有意注意條件下誘發(fā)的波幅 (－17.50±6.52μv)顯著大于無意注意條件下誘發(fā)的波幅 (－14.11±7.13μv;兩者的比較是基于絕對值來進行，下同);(2)記錄點的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=10.676，P=0.008＜0.05，記錄點PO7/8上誘發(fā)的波幅 (－16.61±7.19μv)顯著大于記錄點P7/8上誘發(fā)的波幅 (－15.01± 6.36μv);(3)其他因素的主效應(yīng)均不顯著，所有因素的交互作用均不顯著。

以上結(jié)果顯示倒置面孔N170的潛伏期延長，且這種變化不受注意水平和情緒效價的影響;但在N170的波幅上，沒有發(fā)現(xiàn)面孔倒置效應(yīng) (雖然倒置面孔的波幅普遍大于正立面孔，但差異不顯著)，但是卻發(fā)現(xiàn)了注意的調(diào)節(jié)作用，即注意提高了N170的波幅。

(二)P3a潛伏期和波幅分析

愉快和悲傷的紅色面孔在實驗中屬于非靶偏差刺激，會誘發(fā)被試的無意注意，其腦電指標是P3a。本實驗中，這兩種情緒的P3a總平均波形如圖4所示(以Pz為例)。

首先對P3a的潛伏期進行3(電極:P3/P4/PZ)×2(方向:正立/倒置)×2(情緒:愉快/悲傷)的三因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明，所有因素的主效應(yīng)均不顯著;所有因素的交互作用均不顯著。

對P3a的波幅進行同樣的方差分析，結(jié)果表明:(1)方向的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=9.25，P=0.012，倒置面孔誘發(fā)的 P3a波幅 (7.77± 3.67μv)顯著大于正立面孔誘發(fā)的 P3a波幅(6.68±3.29μv); (2)情緒的主效應(yīng)顯著，F(xiàn) (1，10)=6.41，P=0.03，悲傷面孔誘發(fā)的P3a波幅 (7.57±3.56μv)顯著大于愉快面孔誘發(fā)的P3a波幅 (6.88±3.37μv);(3)方向與情緒的交互效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=6.08，P=0.033;進一步的簡單效應(yīng)分析表明，正立悲傷面孔的平均波幅 (7.42±3.50μv)顯著大于正立愉快面孔的平均波幅 (5.95±3.20μv)，t(10)=3.704，P=0.004;倒置悲傷面孔的平均波幅與倒置愉快面孔的平均波幅無顯著差異，t(10)=－0.23，P=0.825;(4)其他因素的主效應(yīng)均不顯著，所有因素的交互作用均不顯著。

以上結(jié)果表明，倒置面孔誘發(fā)的P3a波幅顯著大于正立面孔誘發(fā)的P3a波幅，這說明作為非靶偏差刺激時，倒置面孔比正立面孔引發(fā)了更強的無意注意;另外，正立悲傷面孔的P3a波幅大于正立愉快面孔的P3a波幅，這說明正立悲傷面孔能夠引發(fā)更強的無意注意。

(三)P3b潛伏期和波幅分析

愉快和悲傷的綠色面孔在實驗中屬于靶偏差刺激，會誘發(fā)被試的有意注意，其腦電指標是P3b。本實驗中，這兩種情緒的P3b總平均波形如圖5所示(以Pz為例)。

圖5 愉快和悲傷表情面孔在正立和倒置時的P3b

首先對P3b的潛伏期進行3(電極:P3/P4/Pz)×2(方向:正立/倒置)×2(情緒:愉快/悲傷)的三因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明，所有因素的主效應(yīng)均不顯著;所有因素的交互作用均不顯著。

對P3b的波幅進行同樣的分析，結(jié)果表明: (1)情緒的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=5.83，P=0.036，愉快面孔誘發(fā)的 P3b波幅 (14.45± 4.00μv)顯著大于悲傷面孔誘發(fā)的 P3b波幅(13.58±4.13μv);(2)電極的主效應(yīng)顯著，F(xiàn) (2，20)=9.481，P=0.002＜0.05;進一步的簡單效應(yīng)分析表明，Pz的波幅 (16.45±4.78μv)顯著大于P3的波幅 (12.69±4.67μv)，t(10)=4.92，P=0.001;P3的波幅顯著大于P4的波幅(12.91±3.75μv)，t(10)=3.34，P=0.007，P4的波幅與P3的波幅沒有顯著差異，t(10)=0.21，P=0.835;(3)其他因素的主效應(yīng)均不顯著，所有因素的交互作用均不顯著。

結(jié)合圖5和方差分析的結(jié)果可以看出，作為偏差靶刺激時，正立愉快面孔比正立悲傷面孔引發(fā)了更大的P3b波幅，這說明被試在實驗中對正立愉快面孔產(chǎn)生了更強的有意注意。

四 討論與結(jié)論

本研究的關(guān)注點是情緒效價和注意對面孔倒置效應(yīng)的影響。為探討這個問題，研究中采用卡通情緒面孔為材料，通過腦電指標來反應(yīng)面孔倒置效應(yīng)，并考察該效應(yīng)是否受情緒效價和注意的影響。

首先，雖然本研究僅以卡通情緒面孔為實驗材料并且只以嘴部的形狀來區(qū)分不同的情緒效價，但卻能夠在實驗中得出以腦電為指標的面孔倒置效應(yīng)。倒置面孔的N170潛伏期顯著大于正立面孔(倒置面孔的N170波幅也有大于正立面孔的傾向)，并且這種倒置效應(yīng)不受注意水平的影響;倒置面孔引發(fā)的P3a波幅也顯著大于正立面孔。上述這些結(jié)果意味著倒置面孔的識別難度較大，被試需要花費更多的時間和注意資源以盡量將其識別，因此本研究所用卡通情緒面孔可以適用于探討面孔倒置效應(yīng)。另外，這些結(jié)果還進一步說明嘴部特征也可以是面孔加工特別是情緒面孔加工中的一個重要線索，這個線索在正立面孔中可能被用于整體構(gòu)形加工，而在倒置面孔中可能被作為局部特征進行加工。雖然以往的研究比較關(guān)注眼睛線索在倒置效應(yīng)中扮演的作用，甚至提出了眼睛特異性假說來解釋面孔倒置效應(yīng)的產(chǎn)生機制［7］，認為眼睛在正立面孔中被用于整體構(gòu)形加工、在倒置面孔中被作為局部特征進行加工，但本研究的結(jié)果似乎提示這種加工機制同樣適用于嘴部特征。也就是說，整體加工理論不僅適用于解釋眼睛加工，也適用于解釋嘴部特征加工。

其次，研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)情緒效價會影響面孔倒置效應(yīng)。倒置悲傷面孔與正立悲傷面孔引發(fā)的P3a波幅沒有顯著差異，但是倒置愉快面孔引發(fā)的P3a波幅卻顯著大于正立愉快面孔。情緒效價之所以會產(chǎn)生這種影響，很可能是倒置愉快面孔與倒置悲傷面孔不同的嘴部特征引起的。倒置愉快面孔的嘴部特征與正立悲傷面孔的嘴部特征一樣，會引起負性偏向;倒置悲傷面孔的嘴部特征與正立愉快面孔的嘴部特征一樣，不會引起負性偏向。因此，正立悲傷面孔由于負性偏向引發(fā)了較大的P3a，從而減弱了與倒置悲傷面孔之間的差異程度;而倒置愉快面孔由于負性偏向引發(fā)了較大的P3a，從而加大了與倒置悲傷面孔之間的差異程度。由于P3a是無意注意的指標［18］，因此上述的負性偏向反應(yīng)的是無意注意水平的負性偏向，這種負性偏向已經(jīng)獲得了較多研究證據(jù)的支持［19］。概而言之，上述的分析說明，對倒置面孔的局部特征加工可能更容易受到無意注意水平負性偏向的影響。

最后，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)愉快面孔的P3b顯著大于悲傷面孔，尤其是在面孔正立時。由于P3b是有意注意水平的腦電指標，因此這說明愉快面孔獲得了更強的有意注意，即有意注意水平面孔加工存在正性偏向。前人的研究雖然較少直接論及這種正性偏向，但是也有一些間接的證據(jù)支持這種正性偏向的存在。比如有研究發(fā)現(xiàn)人們隨著年齡的增長和有意注意能力的逐漸的提高，變得更加喜歡愉快面孔。由于面孔的整體構(gòu)形加工往往需要有意注意的參與［20］，因此可以推測這種有意注意水平的正性偏向與面孔的整體構(gòu)型加工是密切相關(guān)的。也就是說，與面孔局部特征加工更容易受到無意注意水平負性偏向的影響相反，面孔整體構(gòu)形加工可能更傾向于與有意注意水平加工的正性偏向相聯(lián)系。

綜上所述，可以將本研究的結(jié)論歸納如下:情緒效價會影響面孔倒置效應(yīng)，這種影響可能與注意偏向機制有關(guān)，其中面孔局部特征加工可能更容易受到無意注意水平負性偏向的影響，而面孔整體構(gòu)形加工可能更容易受有意注意水平正性偏向的影響。

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