真人面孔中的返回抑制效應

吳曉剛　潘發(fā)達

摘要為探討真人面孔中的返回抑制效應及其發(fā)生過程，采用線索靶子范式和事件相關電位技術，將中性面孔圖片作為目標刺激，要求被試完成定位任務。結果在行為層面和腦電層面均出現(xiàn)了顯著的返回抑制效應；無效線索相比于有效線索，在N1上波幅更小，在N170上波幅更大。實驗結果表明，返回抑制效應存在于對面孔的搜索過程中，提示該效應來源于早期知覺變化。

關鍵詞返回抑制；面孔加工；事件相關電位

分類號B842

DOI： 10.16842/j.cnki.issn2095-5588.2016.05.005

1前言

在注意曾經(jīng)搜索過的地方個體反應變慢的現(xiàn)象稱為返回抑制（inhibition of return，又稱IOR）。Posner（1984）認為，隨著線索和靶子時間間隔（SOA）的延長，被試的注意從線索化位置轉移到了注視點，因此對線索化位置產(chǎn)生了注意后抑制。返回抑制被認為是一種視覺搜索加速器，對先前注意過的地方貼上抑制標簽，從而提高對未注意過地方的搜索效率。返回抑制通過抑制無關位置從而提高個體對環(huán)境的適應需求，這樣的一種機制反映了人類認知加工過程的靈活性和適應性（Klein & MacInnes，1999；Klein，1988，2000；Ivanoff & Taylor，2006）。我們每天都在用視覺搜索各種各樣的信息，基于大腦容量的有限性，個體必須做出有選擇的、精細化的認知加工。那么，在搜索真人面孔時是否也存在返回抑制效應呢？

目前研究者對于非真人面孔進行了比較多的研究。在對非面孔、拼湊面孔和完整的中性面孔研究中，Taylor和Therrien（2005）采用定位任務發(fā)現(xiàn)，這三種條件下返回抑制效應量差異不顯著，因此他們認為返回抑制是一種“盲目機制”（blind mechanism）。王麗麗、羅躍嘉、郭亞橋和張慶林（2010）

在以中性正立和倒立簡筆畫面孔作為線索的研究中發(fā)現(xiàn)，返回抑制不受線索和靶刺激顯著性的影響，表現(xiàn)出盲目性。而且，返回抑制的出現(xiàn)和任務難度是獨立的。最近的一項面孔性別辨別的研究發(fā)現(xiàn)，男性對同性和異性面孔的返回抑制量不存在顯著差異，說明返回抑制在男性群體中是一種“盲目機制”（徐丹妮，張佳悅，李先春，2013）。而在對一些特殊群體的研究中，則出現(xiàn)了不一致的結果。抑郁患者由于比普通人體驗到更多的負性情緒，所以他們對負性刺激的返回抑制能力不足，并導致了抑郁的持續(xù)與發(fā)展（戴琴，馮正直，2009）。在使用真人情緒面孔的研究中發(fā)現(xiàn)，高低狀態(tài)和特質焦慮的被試對負性情緒進行辨別時，返回抑制減少甚至是消失（Pérezdueas，Acosta， & Lupiáez，2014）。如果個體受負面事件的影響，注意力無法轉移，就容易產(chǎn)生情緒障礙。因此，在這類人身上的返回抑制呈現(xiàn)明顯的不足。

綜上，特殊群體（抑郁癥患者、焦慮患者等）的返回抑制能力明顯低于正常被試，他們在面對不同情緒面孔時無法很好地轉移自己的注意力。而正常人群中，由于實驗者采用的實驗材料和實驗方法不同，結果出現(xiàn)了差異。首先，以往研究者大多采用面孔簡圖或非真人面孔，面孔中豐富的社會信息沒有得到很好的體現(xiàn)（夢向麗，王萌華，王玉平，2006）。其次，以往研究中面孔圖片出現(xiàn)位置的不同對實驗結果的影響也不同。如果面孔圖片出現(xiàn)在線索化位置，很可能IOR還沒發(fā)生就已經(jīng)受到了影響，破壞了IOR發(fā)生過程的完整性。最后，以往大部分研究采用行為實驗，往往只能從最后的結果去解釋IOR效應，而對于其如何發(fā)生卻沒有很好的解釋。因此本研究在上述研究的基礎上，將真人面孔圖片置于目標位置，并且讓被試完成具有搜索性質的定位任務，提高了研究的生態(tài)效度。此外，我們采用高時間分辨率的事件相關電位技術（ERPs）來考察返回抑制的各個加工階段，為揭示其內部機制提供生理學證據(jù)。鑒于IOR的多數(shù)研究結果都表明IOR是一種自下而上的自動化加工機制（Klein & MacInnes，1999；Stoyanova， Pratt， & Anderson，2007；王敬欣，賈麗萍，白學軍，羅躍嘉，2013），表現(xiàn)為大腦對注意過的地方產(chǎn)生了知覺抑制，因此，我們認為在對真人面孔的搜索過程中IOR可穩(wěn)定出現(xiàn)。

2對象與方法

21對象

有償招募某高校學生14名，其中男生6名，女生8名。實驗前簽署知情同意書，實驗結束后給予一定報酬。被試均為右利手，無色盲色弱，無身心疾病。

22方法

221實驗材料

從中國面孔情緒圖片系統(tǒng)（CFAPS）（龔栩，黃宇霞，王妍，羅躍嘉，2011）中選用8張中性面孔圖片（4男，4女），以平靜面孔作為中性面孔。將選出的圖片用Photoshop軟件把圖片大小、亮度、對比度調成一致。

222實驗設計與程序

實驗采用單因素被試內設計。自變量為線索類型，有兩個水平：有效線索和無效線索。因變量為行為反應時和腦電波幅值。

實驗在隔音的房間中進行。實驗開始前先向被試解釋腦電原理以及簽署知情同意書，被試端坐在距顯示屏約75厘米處。圖1所示為實驗流程圖：（1）屏幕中央呈現(xiàn)注視點和兩個矩形框750～850ms；（2）左邊或右邊矩形框中出現(xiàn)提示線索200ms；（3）提示線索消失，間隔300ms；（4）中央注視點變成圓環(huán)200ms；（5）注視點恢復成原來的十字300～400ms；（6）左邊或右邊矩形框出現(xiàn)目標圖片。被試的任務是判斷面孔圖片出現(xiàn)的位置。若出現(xiàn)在左邊，按“Z”鍵，出現(xiàn)在右邊，則按“M”鍵。線索和目標出現(xiàn)在左右的幾率各為50%，有效線索和無線線索中男女圖片各占50%，圖片全部隨機呈現(xiàn)。實驗分為練習實驗和正式實驗兩部分，練習實驗有16個trial，正式實驗分有兩個block，每個block有96個trial，兩個block中間休息1分鐘。被試完全掌握實驗要求后方可進入正式實驗，實驗過程中要求被試注視屏幕中央且盡量控制自己的吞咽、皺眉等動作，被試可以自由眨眼。

223腦電數(shù)據(jù)記錄與分析方法

采用美國Neuroscan公司腦電記錄系統(tǒng)Scan45，使用64導電極帽記錄腦電波幅。以左側乳突電極點為參考電極，離線分析時轉換為M1和M2的平均作為參考。頭皮電阻降至5kΩ以下，以500Hz/導的采樣率記錄被試腦電，同時記錄水平眼電和垂直眼電，濾波帶通為AC=005～100 Hz。

按國際標準10-20系統(tǒng)位置放置電極，確定時間窗為N1：120ms～180ms，N170：180～240ms。N1統(tǒng)計Po5、Po6、O1、O2、Poz、Oz，N170統(tǒng)計P7、P8。用curry7對腦電數(shù)據(jù)進行分析，融合行為數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)。以圖片刺激為零點，分析窗口為-200ms～800ms。-200ms～0ms作為基線，自動矯正眨眼等偽跡，最后進行疊加平均，波幅大于±100μV者在疊加中被自動剔除。最后將各個條件下得到的腦電進行峰值探測，并導出數(shù)據(jù)。

23統(tǒng)計方法

實驗數(shù)據(jù)采用spss160進行統(tǒng)計分析。

3結果

31行為數(shù)據(jù)

剔除小于100ms和大于1000ms的極端數(shù)據(jù)，剔除正負3個標準差之外的數(shù)據(jù)和錯誤反應數(shù)據(jù)，對各個條件下數(shù)據(jù)進行重復測量方差分析。

單因素重復測量方差分析結果顯示，線索類型主效應顯著，F(xiàn)（1，12）=2424，p<0001，η2=067，有效線索反應時（35541ms）顯著長于無效線索反應時（33766ms）。說明返回抑制效應存在于對面孔的加工中。

32腦電數(shù)據(jù)

腦電結果顯示，在N1上，線索類型主效應顯著，F(xiàn)（1，12）=52107，p<0001，η2=081，無效線索上的波幅（-269μV）顯著小于有效線索上的波幅（-391μV）；電極點主效應以及交互作用不顯著。在N170上，線索類型主效應顯著，F(xiàn)（1，12）=5854，p<005，η2=033，有效線索上的波幅（-402μV）顯著小于無效線索上的波幅（-585μV）；電極點主效應及交互作用不顯著。

4討論

本研究采用經(jīng)典的線索靶子范式，在目標位置呈現(xiàn)面孔圖片，結果在行為層面和腦電層面均發(fā)現(xiàn)了顯著的返回抑制效應。返回抑制的穩(wěn)定出現(xiàn)提示我們IOR是一種普遍存在的機制，真人面孔搜索中也存在這種效應。

首先，在行為實驗中，我們發(fā)現(xiàn)有效線索位置上的反應時顯著大于無效線索上的反應時，返回抑制效應在真人面孔加工中得到了體現(xiàn)。這一結果與Taylor和Therrien（2005）以及王敬欣、賈麗萍、白學軍和羅躍嘉（2013）的結論一致。我們發(fā)現(xiàn)，在面孔加工中，新異位置出現(xiàn)的刺激總是能夠得到快速準確的識別。這樣的一種注意控制能力大大提高了視覺搜索的效率，我們需要對無關信息進行抑制，將更多注意力集中在關鍵信息上。但這樣一種能力并不是每個人都具備的，例如對抑郁個體的研究表明，抑郁癥患者對負性面孔的返回抑制能力明顯不足，這導致他們能體驗到更多的負面情緒（戴琴，馮正直，2009）。對焦慮特質人群的研究也得出了相似的結論，當要求他們對真人面孔進行辨別時，尤其是負性面孔，返回抑制量就趨于減少或者消失了（Pérezdueas，Acosta， & Lupiáez，2014）。這說明，焦慮和抑郁人群的返回抑制能力明顯不足。相比于特殊群體，返回抑制能力在正常人群身上的體現(xiàn)是人類心理在進化過程中鞏固下來的心理加工特點。

其次，在腦電中，N1作為早期外源性成分，是視覺注意的經(jīng)典成分。我們的實驗發(fā)現(xiàn)，無效線索的波幅顯著小于有效線索波幅，返回抑制效應在N1成分上顯著。Vogel 和Luck（2000）要求被試做辨別任務時，出現(xiàn)了顯著的IOR效應。同樣在進行覺察任務時，結果發(fā)現(xiàn)N1在有效線索和無效線索條件下差異顯著，有效線索下的N1值顯著大于無效線索下的N1值（羅琬華，曾敏，李凌，2003）。這些結果同我們的結果一致，IOR在N1成分下的變化說明其產(chǎn)生來源于早期注意抑制，IOR是一種人類長期進化而來的自動化加工機制。我們的知覺會對先前注意的地方進行抑制，告訴我們的大腦這個地方已經(jīng)搜索過了，從而使注意轉向空間中的新位置。

N170被認為是面孔加工的一個特異成分，已有研究表明，面孔圖片上能產(chǎn)生顯著的N170效應（Batty & Taylor，2003；Pizzagalli，Greischar， & Davidson，2003）。因為我們在返回抑制加工中使用的是中性面孔圖片，所以如果在N170成分上IOR出現(xiàn)差異，那么我們就認為對面孔的加工中也存在返回抑制效應。實驗結果表明有效線索上的波幅顯著小于無效線索上的波幅，返回抑制效應顯著。當出現(xiàn)生物學意義刺激時，返回抑制效應仍然存在，說明這種心理加工機制已經(jīng)普遍存在于面孔搜索中。有效線索在N1波幅上更小，在N170波幅上更大，提示我們當曾經(jīng)搜索過的地方出現(xiàn)目標時，我們先要付出少量注意來感知這種刺激。感知到以后再需進一步判斷時，所需要的注意就會增加。這種變化也能從另一方面體現(xiàn)返回抑制在認知加工中的靈活性。

5結論

總之，我們通過行為實驗和腦電實驗共同說明了返回抑制是一種普遍的適應機制，在對真人面孔搜索過程中可穩(wěn)定出現(xiàn)，并且其發(fā)生來源于早期的知覺加工階段。

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Abstract

Inhibition of return （IOR） shows a slow response to targets at recently attended locations. To investigate IOR effect of face processing in college students and know their ability of attentional inhibition， a cue-target paradigm and ERPs technology were used to ask subjects to complete location task. At the position of target stimuli， neutral face photographs as targets captured objects attention. It was found that at the both level of behavior and EEG， IOR effect were remarkable. Compared with cued clues， uncued clues of N1 were smaller and of N170 were greater. The results suggested that IOR effect existed in the initial processing of face， indicating that this effect arised from the early perception changes and supporting the perception inhibition theory.

Key words： Inhibition of return； Face processing； Event related potentials