情緒效價(jià)和注意水平對(duì)面孔倒置效應(yīng)的影響

林國(guó)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(huì)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(duì)倒置面孔的識(shí)別比對(duì)正立面孔的識(shí)別要來得困難，因此識(shí)別正確率更低、識(shí)別反應(yīng)時(shí)更長(zhǎng)。除了正確率和反應(yīng)時(shí)這些行為指標(biāo)外，隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，研究者進(jìn)一步用各種腦活動(dòng)指標(biāo)來標(biāo)示面孔倒置效應(yīng)，比如腦電活動(dòng)中的N170成分。研究者一般認(rèn)為倒置面孔引發(fā)的N170成分的波幅較大、潛伏期較長(zhǎng)，這說明人們要花費(fèi)更多的心理資源來識(shí)別倒置面孔［1，2］。

面孔倒置效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制是當(dāng)前研究者關(guān)注的焦點(diǎn)，而在這個(gè)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(rèn)為人們一般對(duì)正立面孔進(jìn)行整體構(gòu)形加工 (holistic－configural processing)，但對(duì)倒置面孔則主要進(jìn)行局部特征加工 (localfeature－based processing)［4，5］。該理論獲得了很多實(shí)驗(yàn)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(duì)眼睛的加工受到抑制，而在倒置面孔加工中，對(duì)眼睛特異的神經(jīng)元?jiǎng)t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(duì)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(jìn)行加工，而物體加工被認(rèn)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(gè)構(gòu)件又分別倒置時(shí)，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(huì)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(duì)構(gòu)型信息不敏感［11，12］。合成面孔效應(yīng)是指人們對(duì)兩張合成面孔 (上半部分和下半部分屬于不同的真實(shí)面孔)的上半部分進(jìn)行辨別時(shí)會(huì)自動(dòng)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(cuò)開或者將這兩張合成面孔倒置時(shí)，則這種干擾就明顯減弱，這就很有力地說明面孔正立時(shí)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(shí)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(shí)別好于單獨(dú)呈現(xiàn)下的識(shí)別，這說明正立面孔加工中整體構(gòu)形加工是占優(yōu)勢(shì)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(jī)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(duì)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(gè)問題的解決是密切關(guān)聯(lián)的，對(duì)情緒面孔倒置效應(yīng)的考察自然會(huì)涉及到面孔嘴部特征的作用 (因?yàn)樽觳刻卣魇菂^(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(gè)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(jià)的卡通情緒面孔為研究材料，通過一個(gè)腦電實(shí)驗(yàn)來考察情緒效價(jià)對(duì)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(biāo)，因此本實(shí)驗(yàn)將主要以N170為指標(biāo)考察情緒效價(jià)和注意水平對(duì)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(rèn)為是無意注意和有意注意的腦電指標(biāo)［18］，因此本實(shí)驗(yàn)還將以P3a、P3b為指標(biāo)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)程序

采用E－prime軟件在微機(jī)上呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)材料(水平視角0.13°，垂直視角0.11°)。實(shí)驗(yàn)包括4個(gè)block，每個(gè)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(jìn)行了被試間平衡，每個(gè)block之間有休息，用來消除疲勞效應(yīng)。每個(gè)block均包含473個(gè)trail，在每個(gè)trail中，首先呈現(xiàn)150ms情緒面孔圖片，之后呈現(xiàn)850ms空屏。每個(gè)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(duì)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(gè)含有紅色中性面孔的trail(不同個(gè)數(shù)的順序進(jìn)行拉丁方平衡)，再呈現(xiàn)一個(gè)含有紅色愉快或紅色悲傷面孔的trail(不同表情的順序進(jìn)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(jìn)行拉丁方平衡)，用來避免非靶偏差刺激可能誘發(fā)的信號(hào)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(jìn)行拉丁方平衡)。也就是說，紅色中性面孔是標(biāo)準(zhǔn)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)?？傮w來說，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)2 (面孔方向:正立/倒置)×2(情緒效價(jià):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(jì)(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(guó)際10～20系統(tǒng)擴(kuò)展的64導(dǎo)Ag/AgCl電極帽，對(duì)實(shí)驗(yàn)中被試的腦電進(jìn)行連續(xù)記錄。腦電記錄時(shí)，以前額中點(diǎn)為參考電極，以Fpz和Fz連線的中點(diǎn)為接地點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)所采集的腦電數(shù)據(jù)通過BrainVision Analyzer2.0進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)為±75μV)、數(shù)字濾波(35Hz低通)后，進(jìn)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(gè)腦電成分N170、P3a、P3b的時(shí)間窗分別定為 150－200ms、200－300ms、300－400ms。對(duì)各個(gè)時(shí)間窗的ERP波型進(jìn)行峰值檢測(cè)，將各個(gè)峰值及其潛伏期導(dǎo)出到SPSS17.0軟件中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(shí)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(shí)的N170總平均波形 (以P8為例)

首先對(duì)N170的潛伏期進(jìn)行2(腦區(qū):左半球/右半球)×2(記錄點(diǎn):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(cè)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(diǎn)的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=7.86，P=0.019，記錄點(diǎn)P7/8誘發(fā)的潛伏期 (165.06±11.70ms)顯著大于記錄點(diǎn)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(duì)N170的波幅進(jìn)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(duì)值來進(jìn)行，下同);(2)記錄點(diǎn)的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1，10)=10.676，P=0.008＜0.05，記錄點(diǎn)PO7/8上誘發(fā)的波幅 (－16.61±7.19μv)顯著大于記錄點(diǎn)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(zhǎng)，且這種變化不受注意水平和情緒效價(jià)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(shí)驗(yàn)中屬于非靶偏差刺激，會(huì)誘發(fā)被試的無意注意，其腦電指標(biāo)是P3a。本實(shí)驗(yàn)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(duì)P3a的潛伏期進(jìn)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(cè)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(duì)P3a的波幅進(jìn)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(jìn)一步的簡(jiǎn)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(shí)，倒置面孔比正立面孔引發(fā)了更強(qiáng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)中屬于靶偏差刺激，會(huì)誘發(fā)被試的有意注意，其腦電指標(biāo)是P3b。本實(shí)驗(yàn)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(shí)的P3b

首先對(duì)P3b的潛伏期進(jìn)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(cè)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(duì)P3b的波幅進(jìn)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(jìn)一步的簡(jiǎn)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(shí)，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(shí)驗(yàn)中對(duì)正立愉快面孔產(chǎn)生了更強(qiáng)的有意注意。

四 討論與結(jié)論

本研究的關(guān)注點(diǎn)是情緒效價(jià)和注意對(duì)面孔倒置效應(yīng)的影響。為探討這個(gè)問題，研究中采用卡通情緒面孔為材料，通過腦電指標(biāo)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(jià)和注意的影響。

首先，雖然本研究?jī)H以卡通情緒面孔為實(shí)驗(yàn)材料并且只以嘴部的形狀來區(qū)分不同的情緒效價(jià)，但卻能夠在實(shí)驗(yàn)中得出以腦電為指標(biāo)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(shí)別難度較大，被試需要花費(fèi)更多的時(shí)間和注意資源以盡量將其識(shí)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(jìn)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(gè)重要線索，這個(gè)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(jìn)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(jī)制［7］，認(rèn)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(jìn)行加工，但本研究的結(jié)果似乎提示這種加工機(jī)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(jià)會(huì)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(jià)之所以會(huì)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(huì)引起負(fù)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(huì)引起負(fù)性偏向。因此，正立悲傷面孔由于負(fù)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(fù)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(biāo)［18］，因此上述的負(fù)性偏向反應(yīng)的是無意注意水平的負(fù)性偏向，這種負(fù)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(duì)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(fù)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(shí)。由于P3b是有意注意水平的腦電指標(biāo)，因此這說明愉快面孔獲得了更強(qiáng)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(zhǎng)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(cè)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(fù)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(jià)會(huì)影響面孔倒置效應(yīng)，這種影響可能與注意偏向機(jī)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(fù)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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