鐘毅平 李 琎 占友龍 范 偉 楊子鹿

(湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院心理系, 認(rèn)知與人類行為湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長沙 410081)

1 引言

面孔是生物身體外貌中最顯著的特征, 也是一種特殊的視覺刺激, 它能提供豐富的社會(huì)信息, 如性別、年齡、種族或情感狀態(tài)等。面孔識(shí)別是人們社會(huì)生活的一項(xiàng)基本技能, 它能幫助個(gè)體有效區(qū)分自我和他人(Sui, Zhu, & Han, 2006; Tsakiris, Costantini,& Haggard, 2008)。研究表明, 個(gè)體的面孔識(shí)別過程會(huì)受到很多社會(huì)認(rèn)知因素的影響或調(diào)節(jié), 例如, 社會(huì)威脅信息(Guan et al., 2015)、加工面孔的背景(Ma& Han, 2009) 以及個(gè)體的自尊水平(Hu, Liao, Luo,& He, 2013)等。除了這些社會(huì)認(rèn)知因素會(huì)影響面孔識(shí)別之外, 還有一些研究從初級(jí)視知覺角度出發(fā),發(fā)現(xiàn)了平面旋轉(zhuǎn)角度也能夠影響人類面孔識(shí)別這類認(rèn)知過程(Valentine & Bruce, 1988)。因此, 這說明心理旋轉(zhuǎn)可能發(fā)生在人類認(rèn)知過程中, 但這一過程仍值得進(jìn)一步研究。

心理旋轉(zhuǎn)是一種基本認(rèn)知過程, 它是指一個(gè)物體可以在我們的大腦中形成一個(gè)表象, 并且個(gè)體可以對(duì)該表象進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(Shepard & Metzler, 1971)。以往有關(guān)心理旋轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)研究從行為學(xué)層面上大多使用一些無社會(huì)意義的字母或幾何圖形等來作為實(shí)驗(yàn)材料, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 心理旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)時(shí)隨旋轉(zhuǎn)角度的增大而變長(Shepard & Metzler, 1971)。有研究者用事件相關(guān)電位(ERP)手段來研究心理旋轉(zhuǎn)以考察旋轉(zhuǎn)加工在大腦中的時(shí)間進(jìn)程。他們以英語字母(如, R或F)或者簡單幾何圖形作為旋轉(zhuǎn)對(duì)象, 并記錄個(gè)體執(zhí)行心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)時(shí)的事件相關(guān)電位。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)與ERP之間存在一個(gè)電生理指標(biāo), 即大腦頂葉在旋轉(zhuǎn)刺激呈現(xiàn)后大約500 ms時(shí), 會(huì)出現(xiàn)一個(gè)顯著的正成分, 如, P500, 并且隨著旋轉(zhuǎn)角度的增大, 其波幅會(huì)更趨于負(fù)走向, 并且其潛伏期會(huì)延長, 反映了被試進(jìn)行了心理旋轉(zhuǎn)(Chen et al., 2014; Hamm, Johnson, & Corballis, 2004;Muthukumaraswamy, Johnson, & Hamm, 2003;Nú?ez-Pe?a & Aznar-Casanova, 2009)。但也有研究表明, 個(gè)體在進(jìn)行心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)的過程當(dāng)中, 旋轉(zhuǎn)角度對(duì)ERP成分的影響只表現(xiàn)在波幅大小差異上,即旋轉(zhuǎn)角度越大, P500波幅越趨向負(fù)走向, 而在潛伏期上未表現(xiàn)出差異, 其加工時(shí)程較為穩(wěn)定(Beste,Heil, & Konrad, 2010; Heil, 2002)。這些研究均表明,心理旋轉(zhuǎn)不僅僅體現(xiàn)在個(gè)體的行為表現(xiàn)上, 也體現(xiàn)在大腦的反應(yīng)上。

總結(jié)前人文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn), 以往關(guān)于心理旋轉(zhuǎn)的研究多以一些無社會(huì)意義的字母或幾何圖形等來作為實(shí)驗(yàn)材料, 因此近期有研究者以期拓展相關(guān)研究, 開始從社會(huì)層面來研究心理旋轉(zhuǎn), 將承載了大量社會(huì)信息的面孔刺激作為心理旋轉(zhuǎn)的研究對(duì)象(例如, 陌生人面孔或者電腦合成面孔等), 以探索旋轉(zhuǎn)角度這種初級(jí)視知覺信息是否會(huì)影響人類面孔識(shí)別?；仡櫱叭搜芯堪l(fā)現(xiàn), Valentine和Bruce(1988)對(duì)傳統(tǒng)研究心理旋轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)范式進(jìn)行了改進(jìn),為避免同時(shí)呈現(xiàn)方式會(huì)混淆個(gè)體具體加工的是哪一個(gè)刺激(將旋轉(zhuǎn)面孔恢復(fù)為正立還是將正立面孔進(jìn)行旋轉(zhuǎn)), 所以采用按順序呈現(xiàn)刺激的方式, 即采用面孔異同匹配判斷任務(wù)(same-different judgments)來考察個(gè)體識(shí)別旋轉(zhuǎn)面孔的認(rèn)知過程,要求被試判斷先后呈現(xiàn)的兩張面孔(第一張為正立呈現(xiàn), 第二張為旋轉(zhuǎn)至一定角度的面孔)是否為同一個(gè)人, 這樣加工方式較為穩(wěn)定, 所得到的反應(yīng)時(shí)就更為準(zhǔn)確, 能更好地觀察到識(shí)別旋轉(zhuǎn)面孔的規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)面孔識(shí)別的速度會(huì)受到旋轉(zhuǎn)角度的影響, 即旋轉(zhuǎn)角度越大, 識(shí)別第二張旋轉(zhuǎn)面孔的速度就越慢。之后, 該范式也被廣泛運(yùn)用于旋轉(zhuǎn)面孔機(jī)制的研究中, 例如, Rossion和Boremanse (2008);Liu, Oxner, Hayward和Behrmann (2014)都采用了此范式研究旋轉(zhuǎn)面孔的認(rèn)知機(jī)制, 結(jié)果均發(fā)現(xiàn), 識(shí)別面孔的速度隨旋轉(zhuǎn)角度的增大而變慢。研究者認(rèn)為, 該結(jié)果可從心理旋轉(zhuǎn)理論來分析, 例如, Rock從心理旋轉(zhuǎn)理論(Collishaw & Hole, 2002; Rock,1988)出發(fā), 認(rèn)為按照心理旋轉(zhuǎn)的過程, 個(gè)體對(duì)旋轉(zhuǎn)面孔的識(shí)別需要一種“正?；钡倪^程, 即要將旋轉(zhuǎn)面孔旋轉(zhuǎn)至正立(“正?！?再對(duì)其進(jìn)行識(shí)別, 因此產(chǎn)生了該現(xiàn)象。這些研究雖然在一定程度上探索了旋轉(zhuǎn)面孔的認(rèn)知機(jī)制, 但都是僅從行為學(xué)層面對(duì)旋轉(zhuǎn)面孔的認(rèn)知機(jī)制進(jìn)行的考察。

因此有研究者開始從神經(jīng)機(jī)制層面來探討旋轉(zhuǎn)角度對(duì)面孔識(shí)別的影響。例如, Kanwisher和Moscovitch (2000)給被試呈現(xiàn)倒置面孔時(shí)發(fā)現(xiàn), 梭狀回面孔區(qū)域(fusifrom face area. FFA )的信號(hào)強(qiáng)度相較正立面孔明顯降低, 這表明梭狀回面孔區(qū)域是面孔結(jié)構(gòu)編碼的重要區(qū)域。此外, 有研究者以ERP為技術(shù)手段來分析倒置面孔效應(yīng)與腦電成分之間的關(guān)系, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 倒置面孔(旋轉(zhuǎn)至180°的面孔)比正立面孔誘發(fā)了更大的N170波幅, N170是面孔識(shí)別的關(guān)鍵指標(biāo), 在面孔和其他物體類別刺激呈現(xiàn)后的130～200 ms 記錄到的, 并在160～170 ms 時(shí)達(dá)到峰值的一種腦電負(fù)成分, 其主要分布于大腦顳枕區(qū)(occipito-temporal region), 通常在P8(T6) 或者PO8或者O2等電極處的波幅最大, 它與面孔的結(jié)構(gòu)加工有關(guān), 當(dāng)面孔旋轉(zhuǎn)到180°時(shí), 面孔結(jié)構(gòu)最大程度受到破壞, 從而誘發(fā)更大的N170波幅(Anaki, Zion-Golumbic, & Bentin, 2007; Bentin,Allison, Puce, Perez, & McCarthy, 1996; Caharel,Fiori, Bernard, Lalonde, & Reba?, 2006; De Haan, Pascalis,& Johnson, 2002; Minami, Nakajima, Changvisommid,& Nakauchi, 2015; Sadeh & Yovel, 2010)。

由上可知, 心理旋轉(zhuǎn)是基于表象而進(jìn)行的操作,個(gè)體對(duì)實(shí)驗(yàn)材料形成了圖形的視知覺表象, 而且旋轉(zhuǎn)這個(gè)表象直到它與所比較的圖形一致為止。心理旋轉(zhuǎn)與真實(shí)物體旋轉(zhuǎn)相似, 認(rèn)知心理學(xué)把這種表象稱之為“類比表征” (梁建寧, 2003)。這些研究雖然從行為學(xué)和神經(jīng)學(xué)層面對(duì)旋轉(zhuǎn)面孔的認(rèn)知機(jī)制進(jìn)行了一定程度的研究, 但也存在一些局限：過去有關(guān)旋轉(zhuǎn)面孔神經(jīng)機(jī)制的研究所選用的角度僅有180°, 即比較倒置面孔與正常面孔的差異, 而并未真正從心理旋轉(zhuǎn)的角度研究旋轉(zhuǎn)面孔的神經(jīng)機(jī)制,尤其是其加工時(shí)程和特點(diǎn)是怎樣的還不得而知; 此外, 過去研究大多采用陌生他人的面孔作為實(shí)驗(yàn)材料, 對(duì)識(shí)別旋轉(zhuǎn)的自我面孔的研究較少, 而自我面孔識(shí)別作為面孔識(shí)別中的一個(gè)重要內(nèi)容, 是自我研究領(lǐng)域中成為熱點(diǎn), 因此考察旋轉(zhuǎn)自我面孔的識(shí)別對(duì)于進(jìn)一步解讀自我面孔識(shí)別是有必要的。識(shí)別自我面孔的能力是“自我意識(shí)”形成的指標(biāo)(Butler,Mattingley, Cunnington, & Suddendorf, 2012; Platek,Keenan, Gallup, & Mohamed, 2004), 它反映了人們通過自我與他人的區(qū)分而識(shí)別出自我面孔的認(rèn)知過程(Northoff et al., 2006)。研究表明, 人們對(duì)自我面孔的識(shí)別快于對(duì)他人面孔的識(shí)別, 并且自我面孔會(huì)得到個(gè)體更精細(xì)的加工, 即“自我面孔識(shí)別優(yōu)勢”(Devue & Brédart, 2008, 2011; Sugiura, 2015; 楊紅升, 2006; Yun et al., 2014; Zahavi & Roepstorff, 2011;Zhu, Hu, Tang, Luo, & Gao, 2015)。過去有許多關(guān)于自我面孔識(shí)別的神經(jīng)機(jī)制研究, 例如, Keenan,Nelson, O'Connor和Pascual-Leone (2001)與Devue等(2007)均運(yùn)用腦成像技術(shù)發(fā)現(xiàn), 在識(shí)別自我面孔時(shí), 枕顳葉皮層會(huì)被激活。盡管這些研究對(duì)自我面孔識(shí)別的腦區(qū)進(jìn)行了空間定位, 但大腦對(duì)其加工的時(shí)空特性可能是不一樣的, 這是一個(gè)值得考察的命題(鐘毅平等, 2014)。因此也有大量研究采用事件相關(guān)電位技術(shù)(ERP)來研究自我面孔識(shí)別的時(shí)間進(jìn)程問題。大量ERPs研究都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)自我面孔刺激會(huì)誘發(fā)一些較為穩(wěn)定的腦電成分。例如, 晚期正成分LPP, 有許多研究證明自我面孔識(shí)別與LPP有關(guān),LPP是前中部腦區(qū)和頂葉電極的一個(gè)晚期正成分,大概在300 ms左后或之后出現(xiàn), 持續(xù)幾百毫秒, 反映大腦對(duì)自我面孔更精細(xì)的加工(Devue & Brédart,2011; Yun et al., 2014; Zahavi & Roepstorff, 2011),它是自我面孔識(shí)別優(yōu)勢的關(guān)鍵性指標(biāo), 更大波幅的LPP表明個(gè)體對(duì)自我相關(guān)信息的特異性加工, 比如自我面孔比他人面孔能在頂葉位置誘發(fā)更大的P3波幅(Guan, Qi, Zhang, & Yang, 2014; Keyes, Brady,Reilly, & Foxe, 2010; Ninomiya, Onitsuka, Chen,Sato, & Tashiro, 1998; Sui et al., 2006; Tacikowski &Nowicka, 2010)。自我面孔識(shí)別優(yōu)勢的產(chǎn)生過程可以用Bruce和Young (1986)提出Bruce-Young經(jīng)典的面孔識(shí)別認(rèn)知模型(functional model for face recognition)進(jìn)行解釋, 該模型認(rèn)為, 個(gè)體在識(shí)別面孔時(shí)有兩個(gè)階段, 首先進(jìn)入第一階段, 在該階段個(gè)體會(huì)對(duì)面孔最基本的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行編碼, 之后進(jìn)入第二階段, 該階段主要負(fù)責(zé)對(duì)面孔的進(jìn)一步精細(xì)加工, 主要是識(shí)別面孔身份、個(gè)體特征等, 在該階段則體現(xiàn)“自我面孔識(shí)別優(yōu)勢”, 當(dāng)面孔的身份信息與自我高度相關(guān)時(shí), 則會(huì)產(chǎn)生顯著的“自我參照效應(yīng)(self-reference effect)”, 即指當(dāng)信息與自我概念有關(guān)時(shí), 個(gè)體會(huì)進(jìn)行快速、精細(xì)的加工和更好的記憶(Cunningham, Brebner, Quinn, & Turk, 2014; Kim,2012; Rogers, Kuiper, & Kirker, 1977), 從而產(chǎn)生自我面孔識(shí)別優(yōu)勢。而部分ERP研究結(jié)果也證實(shí)了該模型, 面孔的熟悉性對(duì)早期ERP成分N170沒有影響, 而對(duì)自我面孔的加工發(fā)生于對(duì)面孔結(jié)構(gòu)信息編碼之后(汪海玲, 傅世敏, 2011; Bentin & Deouell,2000; Eimer, 2000; Sui et al., 2006)。

綜上所述, 根據(jù)心理旋轉(zhuǎn)理論, 旋轉(zhuǎn)角度會(huì)影響面孔識(shí)別, 并且能夠反映在腦電成分上, 而自我面孔識(shí)別作為面孔識(shí)別的一個(gè)重要內(nèi)容, 擁有其獨(dú)特性(楊紅升, 黃希庭, 2007), 那旋轉(zhuǎn)角度是否會(huì)影響個(gè)體在自我面孔識(shí)別在神經(jīng)反應(yīng)中的表現(xiàn); 此外,若旋轉(zhuǎn)角度影響自我面孔識(shí)別, 它會(huì)發(fā)生于加工的早期、中期還是晚期階段？即心理旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)象為自我面孔時(shí), 其加工時(shí)間進(jìn)程是怎樣的？因此,本研究以期采用研究旋轉(zhuǎn)面孔的經(jīng)典范式——面孔異同判斷任務(wù), 借助事件相關(guān)電位(ERP)技術(shù),將心理旋轉(zhuǎn)的對(duì)象操作為自我面孔與他人面孔, 來深入探討自我面孔識(shí)別是如何受到旋轉(zhuǎn)角度的影響。研究者認(rèn)為, 探索旋轉(zhuǎn)角度如何影響自我面孔識(shí)別在大腦上的時(shí)間進(jìn)程有一定意義, 不僅有助于從內(nèi)隱層面上揭示旋轉(zhuǎn)角度如何影響自我面孔識(shí)別, 而且還能對(duì)其神經(jīng)基礎(chǔ)做出重要探索, 以達(dá)到從另一個(gè)角度來深入解讀自我面孔識(shí)別的目的。

2 方法

2.1 目的與假設(shè)

考察旋轉(zhuǎn)角度如何影響自我面孔和他人面孔的識(shí)別及其二者在時(shí)間進(jìn)程上有何特點(diǎn)。我們假設(shè),旋轉(zhuǎn)角度會(huì)影響面孔識(shí)別, 且這種影響對(duì)自我面孔識(shí)別更大, 并且發(fā)生在面孔識(shí)別的晚期階段。

2.2 被試

20名在校大學(xué)生和研究生參與了腦電實(shí)驗(yàn),男生10名, 女生10名, 平均年齡22.5歲, 標(biāo)準(zhǔn)差1.98。被試均為右利手, 身體健康, 無神經(jīng)系統(tǒng)疾病, 沒有腦部損傷史, 視力正常或校正后正常。實(shí)驗(yàn)完成后付給一定報(bào)酬。

2.3 實(shí)驗(yàn)材料

“自我面孔識(shí)別優(yōu)勢”是“自我參照效應(yīng)”的一個(gè)重要體現(xiàn), 在實(shí)驗(yàn)中為了避免熟悉度對(duì)自我面孔識(shí)別的干擾, 我們按照研究自我參照加工的方式對(duì)熟悉度進(jìn)行控制(Zhao et al., 2009; 鐘毅平等, 2014),避免其對(duì)自我面孔識(shí)別產(chǎn)生影響, 采用被試的一般熟人面孔作為他人面孔進(jìn)行研究, 以縮小自我面孔與他人面孔在熟悉度上的差異, 以排除熟悉度的干擾。

在實(shí)驗(yàn)前, 由被試提供一個(gè)同一國家且同性別的熟人, 參照Cialdini, Brown, Lewis, Luce和Neuberg (1997)的研究, 熟人指“你不是很了解, 但是你們校園相遇時(shí)會(huì)停下來并聊幾分鐘”, 并采用IOS量表(Inclusion of self, 7點(diǎn)量表) (Aron, Aron, &Smollan, 1992)評(píng)估了自己與熟人的親密程度, 若評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為3, 則聯(lián)系該熟人, 為其拍照, 將其面孔作為該被試的他人面孔刺激。

要求被試和被試熟人根據(jù)10個(gè)漢語拼音(漢語拼音的5個(gè)元音, 5個(gè)輔音)進(jìn)行發(fā)音(做出不同嘴型,防止被試出現(xiàn)練習(xí)效應(yīng))。照片統(tǒng)一用Photoshop軟件進(jìn)行處理, 均處理為黑白照, 尺寸大小為220×255像素(pixel), 統(tǒng)一分辨率為72 dpi。所有面孔刺激去除其外特征(頭發(fā)、脖頸、耳朵)等, 保留面孔內(nèi)特征(如, 眼睛、鼻子、嘴巴、臉頰等)。最終, 對(duì)于每個(gè)被試, 我們獲得自我和熟人面孔圖片各10張, 接著, 我們讓被試對(duì)自我面孔和熟人面孔的熟悉度在5點(diǎn)量表(1=非常不熟悉, 5=非常熟悉)上進(jìn)行評(píng)定, 發(fā)現(xiàn)自我面孔與熟人面孔在熟悉度上無顯著差異,

t

(19)=1.89,

p

> 0.05。

然后其每張面孔進(jìn)行0°、90°、180°的平面旋轉(zhuǎn), 最終對(duì)于每個(gè)被試, 我們獲得自我和熟人在3個(gè)角度的面孔圖片各30張, 共60張(見圖1)。

圖1 3個(gè)旋轉(zhuǎn)角度下內(nèi)特征面孔示例圖

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究采用2(面孔類型：自我面孔、熟人面孔)×3(旋轉(zhuǎn)角度：0°、90°、180°)的兩因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)。面孔類型和旋轉(zhuǎn)角度為自變量, 正確率、反應(yīng)時(shí)和ERP數(shù)據(jù)(N170、N2、LPP：300～550 ms的平均波幅)為因變量。

2.5 實(shí)驗(yàn)程序

首先在屏幕中央先出現(xiàn)300 ms的“十”字注視點(diǎn), 然后出現(xiàn)500 ms的目標(biāo)剌激(正立面孔); 接著出現(xiàn)300～500 ms的隨機(jī)空屏, 再出現(xiàn)1000 ms的探測刺激(旋轉(zhuǎn)面孔); 當(dāng)探測刺激出現(xiàn)時(shí), 被試要判斷探測刺激與目標(biāo)刺激是否為同一個(gè)人, 并且準(zhǔn)確快速地用左右手食指進(jìn)行按鍵, 若先后出現(xiàn)的面孔身份一致, 則按F鍵反應(yīng), 若面孔身份不一致, 則按J鍵反應(yīng), 并記錄正確率與反應(yīng)時(shí)。其中, 一致性判斷和不一致性判斷的比例為1:1, 左右手按鍵在被試間平衡; 按鍵后有1000 ms空屏?xí)r間, 隨后進(jìn)入下一個(gè)試次, 以此循環(huán)(見圖2)。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)包括360個(gè)試次, 即每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下60個(gè)試次; 分成2個(gè)組, 每個(gè)組各有180個(gè)試次,各個(gè)組之間間隔2 min的休息時(shí)間。

2.6 腦電記錄

使用NeuroScan ERP記錄與分析系統(tǒng), 按國際10-20系統(tǒng)擴(kuò)展的64導(dǎo)電極帽記錄EEG。在線記錄時(shí)以左側(cè)乳突連線為參考電極, 離線后轉(zhuǎn)為雙側(cè)乳突為參考電極, 離線雙眼外側(cè)安置電極記錄水平眼電(HEOG), 左眼上下安置電極記錄垂直眼電(VEOG) 。濾波帶通為0.05～40 Hz, 采樣頻率為500 Hz/導(dǎo), 頭皮阻抗< 5 k?。

2.7 ERP數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

完成連續(xù)記錄EEG后, 離線(off-line) 處理數(shù)據(jù), 用NeuroScan軟件校正VEOG, 并充分排除其它偽跡。對(duì)6種面孔刺激(自我面孔旋轉(zhuǎn)至0°、90°、180°; 他人面孔旋轉(zhuǎn)至0°、90°、180°)呈現(xiàn)后的腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與EEG疊加。波幅大于± 80 μV者視為偽跡而自動(dòng)剔除。分析時(shí)程(epoch) 為刺激后1000 ms, 基線為刺激呈現(xiàn)前200 ms。根據(jù)已有研究結(jié)果與本研究目的, 我們主要選擇以下19個(gè)電極點(diǎn)：F1-Fz-F2、FC1-FCz-FC2、C1-Cz-C4、Cp1-Cpz-Cp2、P1-Pz-P2、PO7-P7-PO8-P8, 分析了以下幾個(gè)成分的平均波幅：N170 (180～240 ms)成分、N2 (240～300 ms)和LPP (300～550 ms)成分。

對(duì)面孔刺激誘發(fā)的各腦電成分的平均波幅進(jìn)行“2(面孔類型：自我面孔、熟人面孔)×3(旋轉(zhuǎn)角度：0°、90°、180°)”的兩因素重復(fù)測量方差分析。所有方差分析的p值均采用Greenhouse-Geisser法校正。

圖2 實(shí)驗(yàn)程序中一個(gè)試次的流程圖

3 結(jié)果

3.1 行為結(jié)果

表1 各實(shí)驗(yàn)條件下被試識(shí)別面孔的正確率(%)和反應(yīng)時(shí)(ms) (M ± SE)

3.2 ERPs結(jié)果

圖3、圖4和圖5分別顯示了3種旋轉(zhuǎn)角度下,兩種面孔刺激在頂葉腦區(qū)和枕顳葉電極各自誘發(fā)的腦波形圖。

3.2.1 N170 (180～240 ms)

3.2.2 N2 (240～300 ms)

3.2.3 LPP (300～550 ms)

圖3 正立條件下兩類面孔在P1、PZ、P2、PO7和PO8上誘發(fā)的ERPs總平均

圖4 旋轉(zhuǎn)至90°條件下兩類面孔在P1、PZ、P2、PO7和PO8上誘發(fā)的ERPs總平均圖

圖5 旋轉(zhuǎn)至180°條件下兩類面孔在P1、PZ、P2、PO7和PO8上誘發(fā)的ERPs總平均圖

圖6 兩類面孔刺激在3個(gè)旋轉(zhuǎn)角度條件下所誘發(fā)的LPP平均波幅

4 討論

本研究主要考察在心理旋轉(zhuǎn)任務(wù)中, 當(dāng)旋轉(zhuǎn)對(duì)象為自我面孔和他人面孔時(shí), 旋轉(zhuǎn)角度是如何影響自我面孔和他人面孔的識(shí)別及其二者在時(shí)間進(jìn)程上有何特點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在N170(180～240 ms)和N2 (240～300 ms)成分上, 旋轉(zhuǎn)至90°、180°的面孔刺激比正立條件下的面孔刺激在枕顳葉和額葉誘發(fā)了更大的平均波幅。而在LPP (400～500 ms)成分上, 對(duì)于自我面孔, 正立條件、旋轉(zhuǎn)至90°、旋轉(zhuǎn)至180°所誘發(fā)的波幅差異顯著。而對(duì)于他人面孔, 3個(gè)角度所誘發(fā)的波幅無顯著差異。

圖7 自我面孔減去他人面孔誘發(fā)的N170和LPP在3種旋轉(zhuǎn)條件下的差異波地形圖

我們?cè)谡盹D葉腦區(qū)發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)的自我面孔與熟人面孔刺激在N170的平均波幅上只有旋轉(zhuǎn)角度的主效應(yīng)存在, 除此并未發(fā)現(xiàn)其他主效應(yīng)和交互效應(yīng)。這一結(jié)果得到了前人研究的支持, 有前人研究表明, N170反映的是大腦對(duì)面孔結(jié)構(gòu)的編碼, 未反映自我和他人的身份區(qū)別, N170成分是無關(guān)面孔刺激的身份信息的。此外, 前人研究證實(shí), 當(dāng)面孔旋轉(zhuǎn)至180°時(shí), 會(huì)誘發(fā)比正立面孔更大的N170波幅(李明芳, 張燁, 張慶林, 2010; 汪海玲, 傅世敏,2011; Nemrodov, Anderson, Preston, & Itier, 2014;Sadeh & Yovel, 2010), 這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是一致的。在識(shí)別面孔過程中, 早期并未對(duì)面孔的身份信息進(jìn)行精細(xì)加工, 而是對(duì)面孔的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行編碼,當(dāng)面孔旋轉(zhuǎn)至90°、180°時(shí), 其面孔的基本結(jié)構(gòu)信息受到了影響, 即眼睛、鼻子等面孔內(nèi)部信息的位置結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸發(fā)生改變(Goffaux & Rossion, 2007;Goffaux, Rossion, Sorger, Schiltz, & Goebel, 2009)。尤其當(dāng)面孔旋轉(zhuǎn)至180°時(shí), 整個(gè)面孔信息的基本結(jié)構(gòu)會(huì)受到最大程度的破壞, 產(chǎn)生“面孔倒置效應(yīng)”(Itier, van Roon, & Alain, 2011; Yin, 1969), 從而增大了面孔結(jié)構(gòu)的編碼難度, 導(dǎo)致N170波幅隨角度增加而逐漸增大。所以, 這些研究結(jié)果可能表明在N170的平均波幅上, 只是反映了在早期大腦對(duì)面孔最基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)的編碼, 結(jié)構(gòu)信息破壞越嚴(yán)重, 誘發(fā)的N170波幅就越大, 而在此階段并未體現(xiàn)出個(gè)體對(duì)面孔刺激的身份信息的精細(xì)加工。

在額區(qū)位置的電極我們還發(fā)現(xiàn), 在N2成分上,只發(fā)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)角度的主效應(yīng), 旋轉(zhuǎn)90°、旋轉(zhuǎn)180°的面孔刺激比正立條件的刺激在額葉誘發(fā)了更大的N2波幅。N2通常被認(rèn)為是一種非特殊的成分,它與注意的轉(zhuǎn)換機(jī)制相聯(lián)系(Kiehl, Laurens, Duty,Forster, & Liddle, 2001)。在被動(dòng)接受刺激的情況下,只要刺激足夠突出或者發(fā)生了注意的轉(zhuǎn)換, N2波幅都會(huì)被觀察到有變化(N??t?nen, Simpson, &Loveless, 1982)。在本研究中, 旋轉(zhuǎn)的面孔刺激較為少見、特殊, 因?yàn)槿粘Ｉ钪形覀兛吹降亩际钦⒚婵? 當(dāng)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)面孔時(shí), 由于其特殊性使其格外突出, 就很快抓住了大腦的注意力。但這一階段未發(fā)現(xiàn)面孔的主效應(yīng), 可能因?yàn)樵谠撾A段人腦對(duì)身份的加工是粗糙的, 更為精細(xì)的認(rèn)知加工會(huì)發(fā)生在稍晚的階段(鐘毅平等, 2014)。

更為重要的是, 我們?cè)陧斎~腦區(qū)的晚期正成分LPP (400～500 ms)平均波幅上發(fā)現(xiàn)了面孔類型的主效應(yīng)以及面孔類型與旋轉(zhuǎn)角度的交互效應(yīng)。進(jìn)一步說, 旋轉(zhuǎn)角度對(duì)自我面孔的影響更大, 對(duì)于自我面孔, 正立、旋轉(zhuǎn)90°和180°誘發(fā)的波幅差異顯著, 而對(duì)于他人面孔, 不論是正立還是旋轉(zhuǎn)至90°或是180°誘發(fā)的波幅差異不顯著。

首先, 研究結(jié)果顯示, 僅對(duì)于自我面孔, 我們?cè)陧斎~腦區(qū)的晚期正成分LPP (400～500 ms)波幅上發(fā)現(xiàn)了顯著變化, 具體來說, 對(duì)于自我面孔, 當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度越大時(shí), 波幅就會(huì)越趨于負(fù)走向, 這反映了個(gè)體對(duì)自我面孔進(jìn)行了明顯的心理旋轉(zhuǎn)加工。這一結(jié)果是符合前人關(guān)于心理旋轉(zhuǎn)的ERP研究的, 過往研究證實(shí)了心理旋轉(zhuǎn)會(huì)在頂葉大約400～500 ms處誘發(fā)出一個(gè)顯著正成分, 并且隨著旋轉(zhuǎn)角度的增大, 該成分的波幅會(huì)越趨于負(fù)走向(Chen et al.,2014; Hamm et al., 2004; Muthukumaraswamy et al.,2003; Nú?ez-Pe?a & Aznar-Casanova, 2009), 這說明在個(gè)體進(jìn)行自我旋轉(zhuǎn)面孔判斷的時(shí)候, 進(jìn)行了心理旋轉(zhuǎn), 并且我們對(duì)刺激呈現(xiàn)后300～550 ms分析發(fā)現(xiàn), 僅在400～500 ms時(shí)窗存在面孔類型和旋轉(zhuǎn)角度的交互效應(yīng), 即在該時(shí)間窗口內(nèi), 旋轉(zhuǎn)角度開始影響面孔識(shí)別, 這個(gè)交互作用的時(shí)間持續(xù)時(shí)間約為100 ms, 之后旋轉(zhuǎn)角度的作用結(jié)束。其他時(shí)窗的晚期正成分均未發(fā)現(xiàn)角度和面孔類型交互效應(yīng)的出現(xiàn), 即在其他時(shí)窗內(nèi)角度沒有產(chǎn)生作用, 這說明其作用的時(shí)間階段是相對(duì)穩(wěn)定的, 這一結(jié)果也得到了前人研究的支持(Beste et al., 2010; Heil, 2002;Horst, Jongsma, Janssen, Lier, & Steenbergen, 2012)。

而個(gè)體只對(duì)自我面孔進(jìn)行了明顯的心理旋轉(zhuǎn)的原因可能是自我相關(guān)信息對(duì)于個(gè)體來說有其獨(dú)特性(楊紅升, 黃希庭, 2007), 個(gè)體對(duì)自我面孔更為敏感, 即自我面孔能夠吸引更多的認(rèn)知資源。例如,楊青和閆國利(2013); Miyakoshi, Nomura和Ohira(2007); Tacikowski和Nowicka (2010)研究表明, 當(dāng)自我面孔作為任務(wù)的干擾刺激時(shí), 并且有更強(qiáng)的對(duì)當(dāng)前任務(wù)的干擾能力, 他們認(rèn)為, 自我面孔擁有尤其能吸引認(rèn)知資源的兩大特征：一方面是其作為面孔, 作為生物的個(gè)體對(duì)其本身具有敏感性; 另一方面就是其自我相關(guān)性, 從而產(chǎn)生“自我參照效應(yīng)”。自我面孔呈現(xiàn)時(shí), 相比他人面孔會(huì)獲得更多的認(rèn)知資源, 即個(gè)體有限的認(rèn)知資源會(huì)被自我面孔刺激所優(yōu)先占用, 對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步的精細(xì)加工, 即當(dāng)兩類面孔旋轉(zhuǎn)時(shí), 個(gè)體會(huì)優(yōu)先對(duì)自我旋轉(zhuǎn)面孔進(jìn)行精細(xì)的心理旋轉(zhuǎn)加工。所以對(duì)于自我面孔, 當(dāng)旋轉(zhuǎn)角度越大, 波幅逐漸變得越趨于負(fù)走向; 而他人面孔由于沒有獲得個(gè)體足夠的認(rèn)知資源, 從而對(duì)進(jìn)一步的心理旋轉(zhuǎn)的加工較為粗糙, 因此對(duì)于他人面孔,不論是正立、旋轉(zhuǎn)90°還是旋轉(zhuǎn)180°在腦電波幅上都未體現(xiàn)出顯著差異。

其次, 前人研究表明, LPP反映了大腦對(duì)自我面孔更精細(xì)的加工, 它是自我面孔識(shí)別優(yōu)勢的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo), 更大波幅的LPP表明個(gè)體對(duì)自我相關(guān)信息的特異性加工(Devue & Brédart, 2011; Yun et al., 2014; Zahavi & Roepstorff, 2011), 這與我們的結(jié)果是一致的, 我們發(fā)現(xiàn), 在自我面孔和他人面孔在正立條件下, 面孔的身份信息保持完好, 個(gè)體能夠容易地識(shí)別出自我面孔, 對(duì)其進(jìn)行更精細(xì)的加工。誘發(fā)了更大的LPP平均波幅, 從而體現(xiàn)出顯著的“自我面孔識(shí)別優(yōu)勢”, 這也說明了個(gè)體對(duì)面孔身份的精細(xì)加工產(chǎn)生于面孔識(shí)別的晚期階段。

5 結(jié)論

總之, 本研究結(jié)果表明, 在面孔識(shí)別的早期階段, 人類大腦對(duì)面孔識(shí)別是自動(dòng)化結(jié)構(gòu)編碼, 不涉及對(duì)面孔身份的精細(xì)加工, 但影響面孔結(jié)構(gòu)的加工;在面孔識(shí)別晚期階段, 大腦才會(huì)對(duì)面孔的特異性信息進(jìn)行精細(xì)加工, 并且自我面孔會(huì)優(yōu)先占用個(gè)體有限認(rèn)知資源進(jìn)行下一步的心理旋轉(zhuǎn)加工, 因此, 平面旋轉(zhuǎn)角度會(huì)調(diào)節(jié)晚期個(gè)體對(duì)自我面孔的精細(xì)加工過程, 并且其影響時(shí)間約為100 ms。因此, 這些研究結(jié)果表明, 初級(jí)視知覺信息會(huì)影響自我面孔識(shí)別這類社會(huì)認(rèn)知過程, 也進(jìn)一步理清了Bruce-Young面孔識(shí)別認(rèn)知模型的時(shí)程問題。

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