楊　韻梁宗保張光珍

（1東南大學(xué)人文學(xué)院，南京 210096；2東南大學(xué)兒童發(fā)展與學(xué)習(xí)科學(xué)教育部重點實驗室／兒童發(fā)展與教育研究所，南京 210096）

情緒加工的早期事件相關(guān)電位成分的分析比較

楊韻1梁宗保2張光珍2

（1東南大學(xué)人文學(xué)院，南京 210096；2東南大學(xué)兒童發(fā)展與學(xué)習(xí)科學(xué)教育部重點實驗室／兒童發(fā)展與教育研究所，南京 210096）

情緒加工早期ERP成分主要包括P1（80－130ms）、N1（80－130ms）和N170（150－200ms）等。這些成分標(biāo)定了情緒加工的不同腦電活動時間進程，具有不同的心理含義。P1成分對負性情緒敏感，反映了人類對于威脅性信息的快速識別，具有自動加工的性質(zhì)。N1成分與情緒信息的注意選擇密切相關(guān)，反應(yīng)了人類對于情緒的加工啟動。N170成分是面孔識別特異性的指標(biāo)，被認為與面部表情結(jié)構(gòu)以及面部表情加工編碼有關(guān)。為了更好地掌握這些成分的含義，今后的研究可以從這幾方面入手：（1）進一步檢驗P1成分是否對所有負性情緒都敏感。（2）明確N1成分與所有人類的注意有關(guān)，還是僅僅與情緒信息有關(guān)。（3）進一步明確區(qū)分N170是面孔結(jié)構(gòu)編碼指標(biāo)還是面孔表情編碼指標(biāo)。

情緒加工；事件相關(guān)電位；ERP成分

1　前言

1.1情緒的界定

情緒分類取向認為情緒是個體在進化過程中發(fā)展出來的對刺激的適應(yīng)性反應(yīng)，該理論試圖將情緒分為幾種彼此獨立的、有限的基本情緒。Ekman通過對跨文化面部表情普遍性的研究，認為存在快樂、悲傷、憤怒、恐懼、厭惡和驚訝6種基本情緒［1］。Izard從種族進化和個體的發(fā)展觀點出發(fā)，提出情緒在發(fā)生上有其原型形式，這些原型形式都在進化中有其發(fā)生的淵源和適應(yīng)價值。Izard將基本情緒分為興趣、驚奇、痛苦、厭惡、愉快、恐懼和悲傷，后又增加害羞、輕蔑和自罪感三種［2］。盡管對現(xiàn)有的基本情緒分類是否包含了人類所有的情緒經(jīng)驗尚存爭議，但大部分研究者接受這種觀點，并且使用基本情緒進行了廣泛的研究。

情緒維度取向則認為情緒是高度相關(guān)的連續(xù)體，是一種較為模糊的狀態(tài)，很難區(qū)分出各種具體情緒，各種情緒在幾個基本維度上高度相關(guān)，所以應(yīng)該從情緒的不同維度或核心進行闡釋。Russell認為可采用圓環(huán)來表示情緒的結(jié)構(gòu)：愉悅和喚醒分別是圓環(huán)的兩個主軸，各種情緒較為均勻地分布在圓環(huán)中，即為情緒的環(huán)形結(jié)構(gòu)模型。由此進一步發(fā)展成為效價與喚醒度。效價是對愉悅—不愉悅的體驗，從一個極端通過中間點到另一個極端；而喚醒是對活力或能量的感受。情緒就是效價和喚醒兩神經(jīng)系統(tǒng)的不同程度激活及對這種激活體驗的認知理解，例如，高興情緒是愉悅神經(jīng)系統(tǒng)的高度激活與喚醒神經(jīng)系統(tǒng)的中度激活相結(jié)合的主觀體驗產(chǎn)物［3］。

在情感神經(jīng)科學(xué)的研究中，研究者通常是將兩種取向結(jié)合在一起，在評定刺激材料時經(jīng)常以效價與喚醒度為指標(biāo)，常常以Ekman的六種基本情緒與中性一起作為效價評定的項目。一般認為，效價與喚醒度之間并不是相互獨立的，當(dāng)在評定一張圖片極度愉快或者極度不愉快時，常常給予更高的喚醒度等級；給予低喚醒度時，對于效價的評定也更為中性。在對聲音與詞匯材料評定時，也會出現(xiàn)這樣的相互影響。

1.2情緒加工的事件相關(guān)電位研究

人類在情緒喚醒或情緒加工過程中，大腦神經(jīng)活動的時間進程一直是情感神經(jīng)科學(xué)研究關(guān)注的熱點問題。事件相關(guān)電位（ERP，event related potential）通過記錄頭皮表面事件誘發(fā)電位來分析腦皮層神經(jīng)活動，其原理是：大腦在工作時，神經(jīng)細胞中離子的運動產(chǎn)生電流，在頭皮表面形成微弱電位，多次進行重復(fù)刺激，我們可以通過高靈敏電極和放大器來探測頭皮上的電位，從而對相同刺激下記錄到的電位數(shù)據(jù)進行疊加平均以過濾噪聲，得到與刺激相關(guān)的腦電，對其進行分析。相比于其他認知神經(jīng)科學(xué)的方法，事件相關(guān)電位具有很高的時間分辨率，可以為情緒研究提供獨特的視角，幫助人們認識情緒加工過程中大腦活動的時間進程和腦區(qū)激活的優(yōu)先順序［4］。

事件相關(guān)電位具有不同的成分，因為事件相關(guān)電位的出現(xiàn)是一種特殊的大腦誘發(fā)電位，是通過賦予刺激特殊心理意義而被探測到，所以不僅僅是大腦單純生理活動的表現(xiàn)，而且映射出人類的某些心理活動。所以，不同的事件相關(guān)電位成分可以在一定程度上代表不同的心理意義，我們通過分析這些成分，推測出人類的某些心理過程。因此，越來越多的研究者選擇使用事件相關(guān)電位來測量情緒。

2　情緒加工的早期ERP成分

大腦對面部表情的加工過程可以分為早期的知覺探測，中期的情緒信息提取和晚期的高級認知加工三個階段，每個階段都具有獨特的ERP成分，每種成分都反映了不同的情緒加工過程［5］。對早期ERP成分的分析，可以讓我們更清楚地了解大腦對于情緒的加工過程的初級階段。通過對情緒加工的ERP研究進行梳理，我們發(fā)現(xiàn)情緒加工ERP早期成分主要集中在P1、N1和N170等上，下面逐一進行介紹。

2.1P1成分——負性情緒的敏感指標(biāo)

一般來說，P1主要見于兩側(cè)枕葉［6］，峰值一般出現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)后的100～130ms，也有研究表明P1可能出現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)后的80ms［7］。與中性或者正性面孔相比，負性情緒（恐懼或者憤怒）能引發(fā)更強的枕顳區(qū)的P1［8］。P1不僅潛伏期很短，而且具有自動加工的特性，在外顯加工任務(wù)（如表情分類）與內(nèi)隱加工任務(wù)（如面孔性別判斷）中，表情刺激均會在此階段引發(fā)情緒效應(yīng)［9］。在表情加工中，P1可能反映了神經(jīng)通路對表情早期不精確但是快速的分類［10］，或者是對負性情緒面孔的低空間分辨率信息的高度敏感性［8］。但也有研究發(fā)現(xiàn)P1會受刺激材料物理差異的影響，比如圖片呈現(xiàn)的位置［11］。然而，Luo等人采用快速系列視覺呈現(xiàn)范式的表情加工研究，在已經(jīng)控制了明度、圖片呈現(xiàn)位置、空間分辨率等低水平物理差異的情況下卻仍然出現(xiàn)了表情的P1效應(yīng)［12］。這說明表情的面孔結(jié)構(gòu)編碼確實快于初級加工，但只有具有威脅性的表情（例如恐懼）才會出現(xiàn)P1效應(yīng)，并且由于注意瞬脫的研究范式誘發(fā)出了P1，可以表明P1同時具有一定的無意識水平。但是，在Pegna，Landis和Khateb的閾下知覺任務(wù)的研究中發(fā)現(xiàn)，表情刺激不能在此階段產(chǎn)生表情效應(yīng)［13］。這說明任務(wù)類型會影響這個階段的無意識加工，P1并非對于所有的任務(wù)都呈現(xiàn)無意識加工特性，只有在注意瞬脫任務(wù)中，P1成分才能表現(xiàn)出無意識加工的特性。任務(wù)之間的差異也會引起P1的增幅的變化。當(dāng)使用“Oddball”范式進行實驗，當(dāng)被試有更高程度參與、且有心理預(yù)期地觀察情緒圖片時，P1效應(yīng)顯著［14］，這也說明P1對于有預(yù)想的刺激反應(yīng)更加明顯，而要求被試只觀看情緒圖片時，則無法觀察到P1的出現(xiàn)［15］。不光在情緒面孔圖片中會出現(xiàn)P1效應(yīng)，在靜態(tài)身體動作圖片中也可以誘發(fā)出P1。在Gu等人的重復(fù)刺激判斷情緒（高興、恐懼）的實驗中，對比高興面孔的身體姿態(tài)，P1對于恐懼的身體姿態(tài)的反應(yīng)是迅速且自動化的［16］。

可見，大部分研究者都認為P1成分可以作為反映早期視覺處理的注意指標(biāo)，當(dāng)帶有情緒性的刺激呈現(xiàn)在被試面前時，則會誘發(fā)出P1。那么P1對于所有的負性情緒的敏感程度會不會存在顯著性的差異？現(xiàn)有的研究大多是從面孔圖片情緒方面來研究P1，最常用的圖片刺激材料主要是以西方人面孔為主的，而在今后研究中，可以嘗試使用更加多樣的材料呈現(xiàn)情緒刺激，可以考察在相似實驗范式下，其他材料是否也能誘發(fā)P1效應(yīng)，從而為P1的研究提供更廣泛性的證據(jù)。

2.2N1成分——情緒加工敏感指標(biāo)

在與P1成分差不多的時間窗中，會出現(xiàn)一個與P1波幅走向相反的成分，一般將其稱為N1成分。該成分一般在頂葉中央部位被觀察到，其峰值大約出現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)后的130ms［15］。N1對于情緒性刺激更為敏感［17］，而且被認為是情緒內(nèi)容的早期視覺加工的反映。N1不僅對情緒性刺激的加工反應(yīng)靈敏，而且與注意的聯(lián)系更為密切。P1與N1對刺激的物理特征很敏感，而且它們都反映了視覺皮層紋外區(qū)的早期知覺加工。N1對于“負性偏好”的效應(yīng)更為明顯，在一項對于情緒性圖片注意習(xí)慣的研究中發(fā)現(xiàn)，N1顯示出了對于習(xí)慣注意不同的注意模式，即相比于正性與中性情緒圖片刺激，負性情緒更能引起和維持注意，而研究中沒有發(fā)現(xiàn)P1效應(yīng)［18］。但也有不同的證據(jù)表明，N1并不是對于負性表情刺激反應(yīng)敏感。在同樣刺激材料的實驗中，卻沒有發(fā)現(xiàn)N1“負性偏好”的效應(yīng)［19］。Weinberg和Hajcak也使用了相同刺激材料和相似實驗設(shè)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)N1出現(xiàn)了情緒效應(yīng)，但并沒有對負性刺激反應(yīng)更為顯著［20］。

目前，尚未有證據(jù)表明，N1也具有無意識加工特性。P1與N1雖然在潛伏期上差異并不顯著，但是N1在情緒加工實驗中得到的結(jié)果卻與P1有顯著差異。盡管P1與N1都是情緒加工的早期成分，但對于N1的研究還遠沒有P1充足，關(guān)于兩者之間的區(qū)別，特別是對于N1效應(yīng)的討論也有待于探索和完善。

2.3N170——面部編碼指標(biāo)

N170是在面孔刺激呈現(xiàn)后170 ms左右出現(xiàn)的、分布在枕顳區(qū)的負波。該成分可能是對面孔結(jié)構(gòu)快速編碼的一種腦電活動指標(biāo)，被認為是面孔識別的特異性成分。研究指出，相比左半球的N170，右半球的N170波幅更大且潛伏期更短［21］。N170源定位于梭狀回面孔區(qū)（fusiform face area，F(xiàn)FA）［22］，不受注意控制的影響，反映了枕顳區(qū)皮層（occipito－temporal cortex）對面孔結(jié)構(gòu)的初級編碼［21］。在N170發(fā)現(xiàn)之初，人們認為其僅僅代表了面孔的特異性，后來研究者認識到N170是對面部結(jié)構(gòu)進行編碼時才會出現(xiàn)的特異性指標(biāo)。在Rossion等人的研究中，他們使用直立的與倒立放置的人類面孔、房子與車子等中性刺激和一個人工合成的新奇刺激，結(jié)果發(fā)現(xiàn)N170不單單在人類面孔誘發(fā)下出現(xiàn)，在新奇物體的刺激下也會誘發(fā)［23］。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是該新奇物體具有與人類面孔相似的特征，例如平整的前額，左右對稱，看起來就像是人類面孔。面孔加工模型認為表情加工與面孔結(jié)構(gòu)加工是兩條平行且獨立的通道?；谠摾碚?，研究者認為面孔中的表情信息的出現(xiàn)可能與N170的產(chǎn)生沒有直接關(guān)系，只要出現(xiàn)人類面孔就會誘發(fā)出N170；另一種則是在對面孔的識別過程中，N170對于表情的加工優(yōu)先于結(jié)構(gòu)加工。目前，這兩種說法都有很多證據(jù)支撐。例如，Ashley等人采用重復(fù)刺激識別任務(wù)的研究發(fā)現(xiàn)，情緒性刺激與中性表情引發(fā)的N170波幅沒有顯著差異，而面孔的倒立會使N170延后出現(xiàn)［24］。Holmes等人使用考察視覺空間注意的實驗研究表明，無論面孔圖片的位置是否得到充分注意，表情的種類并不會影響N170的波幅變化［25］。在另一個采用相似實驗范式的研究中，實驗程序從之前的恐懼、中性、高興三種類型改為使用六種基本情緒，結(jié)果也仍然沒有發(fā)現(xiàn)表情的N170效應(yīng)［26］。然而，也有研究提出了相反的證據(jù)，即N170對面孔情緒加工比結(jié)構(gòu)更敏感。如Rellecke，Sommer和Schacht在一項研究中，讓被試對高興、憤怒和中性三種情緒進行外顯或是內(nèi)隱加工，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是外顯加工還是內(nèi)隱加工，由表情刺激引發(fā)的N170波幅均大于中性表情［9］。即使被試執(zhí)行的是完全內(nèi)隱加工任務(wù)，恐懼表情引發(fā)的N170波幅也大于中性表情［27］，并且在注意瞬脫條件下情緒面孔引發(fā)的N170波幅依然大于中性表情［12］，因而N170也可看作是對表情加工的特異性成分。在中央電極區(qū)有一個與N170對應(yīng)的正成分，即頂點中央正成分（vertex positive potential，VPP）。有研究認為 VPP與N170具有相同的皮層發(fā)生源，很可能是N170在額中央?yún)^(qū)的極性反轉(zhuǎn)［28］。但是也有研究認為VPP和N170的皮層發(fā)生源是獨立的［29］。VPP可能受到面孔情緒的調(diào)節(jié)，情緒面孔比中性面孔誘發(fā)更大的VPP波幅［12］。VPP有時比N170對表情信息更加敏感，但N170成分卻不受影響［24］，研究者認為參考電極的不同可能是造成這種差異的原因［28］。N170、VPP對面孔各個部件的細節(jié)以及整個面孔的構(gòu)造進行初步加工，但此階段得到的信息僅可用于區(qū)分情緒性面孔和中性面孔，即實現(xiàn)情緒與非情緒信息的分離［30］。

總之，對于N170到底是對面孔結(jié)構(gòu)加工還是表情加工的特異性成分，或者N170是面孔結(jié)構(gòu)加工與表情加工合二為一的成分尚存在爭論，需要后續(xù)更加精妙的實驗設(shè)計來為N170成分特異性進行區(qū)分。

3　問題與展望

第一，我們知道，要研究腦機制，應(yīng)該不僅僅從時間進程考慮，還需要從空間入手。事件相關(guān)電位雖然有著極高的時間分辨率，但是在空間分辨率方面有很大不足，只能采集分布在頭皮表面的腦電信號，通過計算來取得腦區(qū)激活的信息。事件相關(guān)電位技術(shù)并不能直接判斷出這些成分是來自于大腦中的具體哪個部位，只能做出大概粗略的估計，例如是頂區(qū)還是額區(qū)，不能直接定位到是來自于海馬還是杏仁核。雖然對腦電信號的采集是直接客觀的，但是對于數(shù)據(jù)的分析還是需要借助不同的算法與軟件，因而可能會出現(xiàn)同一批實驗數(shù)據(jù)在使用了不同的方法、程序和軟件處理之后，得到的結(jié)果是不同的，所以對于算法的使用也是我們在研究中所需要注意的問題，對于各種定位算法的可靠性也有待進一步的證實。研究者從復(fù)雜的腦電圖中提取能夠代表心理過程的ERP成分，也是基于前人研究中提出的前提假設(shè)，這些假設(shè)是針對于不同的實驗研究提出的，存在一定的局限性，這些成分是否能夠有效地反映心理過程亦需要更深層次的探索。對于情緒腦機制的研究，單靠事件相關(guān)電位技術(shù)還是存在一定局限性的，在未來對于情緒的研究，更多的涉及到多種手段技術(shù)相結(jié)合的方法，例如功能性核磁共振成像技術(shù)具有很高的空間分辨率，可以與事件相關(guān)電位技術(shù)結(jié)合起來使用，為情緒的研究提供多方面的證據(jù)。

第二，在情緒刺激材料方面，有的研究采用的是圖片，有的是視頻，還有的是語義詞匯。對于靜態(tài)圖片來說，大多數(shù)研究采用的還是情緒面孔，而身體姿態(tài)往往也傳達出同樣重要的情緒信息，除此之外，一些場景圖片也會誘發(fā)出人們不同的情緒體驗。在研究中可以考慮采用多種情緒呈現(xiàn)的方式誘發(fā)情緒?，F(xiàn)在多數(shù)情緒識別實驗中研究者使用的還是以西方人面孔為主的圖片庫（IAPS），而由中國學(xué)者羅躍嘉等人編制的一套標(biāo)準(zhǔn)化的情緒刺激圖片系統(tǒng)CAPS（Chinese affective picture system）則是較為本土化的標(biāo)準(zhǔn)情緒刺激圖片庫［31］。種族和文化差異是情緒加工研究中無法忽視的因素，所以在對于面孔加工的實驗研究中，中國的研究者可以對CAPS與IAPS的實驗評定效果進行對比，進行更為本土化的研究。刺激材料的狀態(tài)是否也可能會導(dǎo)致情緒加工的腦電活動出現(xiàn)差異，例如視頻與圖片比較，一個是靜態(tài)一個是動態(tài)呈現(xiàn)，雖然都可以誘發(fā)情緒，但兩者之間在喚醒程度、動機維度上有何不同也有待于進一步去探索發(fā)現(xiàn)。例如，有研究使用被動觀看情緒詞匯的實驗方式發(fā)現(xiàn)，情緒詞匯并不會引發(fā)被試的P1與N1效應(yīng)［32］。這說明不同情緒材料給予被試的體驗也不同。那么，對于不同性質(zhì)的材料所誘發(fā)出的波幅與潛伏期的差異到底由情緒本身所導(dǎo)致，還是由于材料的性質(zhì)所引發(fā)，這需要我們后續(xù)的研究進一步確證。

第三，取樣問題。性別、年齡、種族會對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。從已有的實證研究來看，大部分實驗選取的都是大學(xué)生。例如，在Ashley等人進行的重復(fù)刺激識別任務(wù)的研究中并未發(fā)現(xiàn)P1與N1效應(yīng)，他們對此的解釋是可能由于被試年齡的原因，實驗中被試的年齡平均值在52歲左右，有可能是因為年紀(jì)稍長者與年輕人表情加工的大腦皮層網(wǎng)絡(luò)不同，年長者更多使用前額區(qū)域而不是杏仁核與邊緣系統(tǒng)；也有可能是隨著年紀(jì)的增大，降低了對某些負性情緒的知覺程度，尤其是恐懼與憤怒［24］。而且有些實驗被試的性別存在一邊倒的問題，這些就對實驗的外部效度產(chǎn)生了影響，在這些條件的制約下，我們的結(jié)果在多大程度上能夠用于廣泛的社會實踐呢？

第四，普遍的觀點認為N170是面孔特異性成分，現(xiàn)階段所存在的爭論是，N170到底反映了面孔結(jié)構(gòu)編碼還是面孔特征的編碼。當(dāng)刺激呈現(xiàn)時，如果可以發(fā)現(xiàn)在所有表情下誘發(fā)的N170均不存在顯著性差異，那么我們可以假設(shè)其反映的是面孔的結(jié)構(gòu)編碼，其對于情緒特征并不敏感；反之，則說明N170是對于面孔的表情特征編碼。將來的研究應(yīng)對該問題進行探索，這需要我們采用一些技術(shù)，把表情信息從面孔結(jié)構(gòu)中分離出來。

4　結(jié)語

綜上所述，在情緒的腦電研究中仍有很多問題等待研究者去解決，雖然研究的方法并不能盡善盡美，情緒的復(fù)雜性也給研究結(jié)果帶來很大差異，但是可以肯定的是隨著研究的技術(shù)與手段會得到很大的提高。它可以幫助我們揭示情緒加工過程中，大腦在時間和空間上的變化情況，從而刻畫出情緒加工的腦機制，它也必將更加準(zhǔn)確地揭示出情緒和大腦之間的映射奧秘。

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The Analysis about Early ERPs for Emotion Processing

Yang Yun1，Liang Zongbao2，Zhang Guangzhen2
（1 School of Humanities，Southeast University，Nanjing 210096；2 Research Center for Learning Science／Key Laboratory of Child Development and Learning Science，Ministry of Education，Southeast University，Nanjing 210096）

The ERP components are related to emotion processing include P1（80～130ms），N1（80～130ms）and N170（150～200ms）.These components represent different stage of emotion process and thus have different mental meaning.P1 is sensitive to negative emotion，such as fear and anger，reflects a rapid and automatic identification to threaten－related stimuli.N1 is sensitive to emotional stimuli and more close related to attention.N170 is the index of face－specific，which implicates the process to code the structure and expression.Future research should extend the understanding of these components by exploring：（1）Whether P1 is sensitive to all negative emotion.（2）Whether N1 has automatic processing.（3）N170 is the index of facial structure code or expression code.

emotion process；event related potential；ERP components

江蘇省自然科學(xué)基金（BK20130609；BK20130610）

梁宗保，男，副教授，博士。Email：liangzongbao225＠163.com