面孔識別的ERP早期成分P100和N170

信陽師范學院心理系 郝曉曉 孫天義 許遠理

一、引言

在環(huán)境中，人類可遇到多種刺激，而人類面孔是其中最具生物學意義的刺激，因為它提供了關(guān)于其他個人的關(guān)鍵信息。視覺神經(jīng)科學中的一個基本問題是人類加工面孔信息的能力是否依賴于特定的神經(jīng)機制，而這些神經(jīng)機制是否與那些參與其他類視覺刺激的知覺有本質(zhì)的不同，事件相關(guān)電位（ERP）對此進行了研究，在視覺對象的知覺和識別中確定了類別選擇影響的時間進程。

P100 是面孔識別的ERP 早期成分，其時間窗口為80ms ～130ms，測量指標是潛伏期和峰值。它是刺激呈現(xiàn)之后100ms 出現(xiàn)的正波，枕葉面部區(qū)（OFA）與其相關(guān)，是類別敏感的ERP 成分。MEG、ERP 和經(jīng)顱磁刺激(TMS)的聯(lián)合證據(jù)表明，刺激呈現(xiàn)100ms 之后，出現(xiàn)明顯的面孔敏感過程，被試可成功地將刺激分類為面孔與非面孔。

N170 是面孔識別的另一個ERP 早期成分，其時間窗口為130ms ～200ms，測量指標也是潛伏期和峰值。它是刺激呈現(xiàn)之后170ms 出現(xiàn)的負波，最大波峰位于雙側(cè)枕顳區(qū)，與面孔選擇有關(guān)，除了人類面孔沒有其它刺激類別能這樣明顯的引起負波。

二、早期成分P100

研究表明P100 對對象類別敏感，此外面孔熟悉度、性別差異等均對其產(chǎn)生影響。

1.刺激類別

研究發(fā)現(xiàn)P100 是類別敏感的峰值，對刺激類別的敏感性獨立于其他操作，如刺激可變性、裁剪和變形。相對于其他類型的刺激物，面孔刺激能誘發(fā)更大的P100 波幅，但對其潛伏期沒有影響。P100 的峰值被認為是早期感知加工的指標，對顏色、亮度、注意、空間頻率和喚醒水平等方面的差異敏感。更重要的是，不管條件之間的低層次感知差異，在80ms ～130ms 的時間范圍內(nèi)一直發(fā)現(xiàn)較強的類別敏感性。

2.面孔熟悉度

對于面孔識別實驗，給被試呈現(xiàn)新舊面孔是研究最多的實驗條件。之前的實驗中沒有發(fā)現(xiàn)新舊面孔誘發(fā)的P100 波幅存在顯著差異，即研究發(fā)現(xiàn)P100 波幅不受面孔熟悉度的影響。但是，最近的面孔識別研究中加入了被試的性別因素，結(jié)果就出現(xiàn)了顯著差異。對于女性被試而言，新面孔照片誘發(fā)的P100 波幅大于舊面孔照片；而對于男性被試而言則和之前的研究結(jié)果一致，新舊面孔照片誘發(fā)的P100 波幅沒有顯著差異。在這個實驗中，女性被試在P100 的時間窗口出現(xiàn)對新舊面孔照片的不同ERP反應(yīng)，而男性被試則沒有出現(xiàn)類似的情況。顯然，女性對面孔的熟悉度更敏感，相比男性，女性能更早的感知到呈現(xiàn)的面孔是否見過。

3.被試性別差異

在面孔識別的實驗中，被試的性別也是需要控制和恒定的條件。研究發(fā)現(xiàn)，女性被試測到的P100 的潛伏期明顯短于男性被試。Proverbio 等人曾做了一個不同性別被試觀察不同表情的嬰兒面孔的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)女性被試的P100 的潛伏期顯著短于男性被試。此外Stockard 等人的實驗也證明了此項結(jié)論，不同性別的被試觀看模式翻轉(zhuǎn)刺激，結(jié)果顯示女性被試的P100 潛伏期比男性被試短了大約3ms。

三、早期成分N170

N170 與面孔選擇相關(guān)，受面孔熟悉度、刺激的變化包括刺激重復(fù)、刺激裁剪，被試的性別差異也會對其產(chǎn)生影響。

1.面孔選擇

目前的研究表明，面孔選擇在顳葉（也就是梭狀回FFA）和顳上溝（fSTS）有反應(yīng)，與面孔選擇的N170 成分高度相關(guān)。Horovitz 等人發(fā)現(xiàn)在不同的視覺噪音水平內(nèi)和被試間，N170 和FFA 對面孔的反應(yīng)呈正相關(guān)。FFA 和fSTS 已經(jīng)顯示出在面孔加工中扮演不同的角色，不同的研究中記錄的N170 功能配置檢查顯示，根據(jù)任務(wù)中fSTS 和FFA 的相似性，fSTS 對面孔身份不敏感，而主要是在面孔多變的方面敏感，如對目光和表情敏感，F(xiàn)FA 則被認為主要與面孔身份加工的初期階段相關(guān)。

2.面孔熟悉度

研究發(fā)現(xiàn)，相比新面孔照片，舊面孔照片誘發(fā)的N170 波幅更大，而潛伏期則縮短。舊面孔誘發(fā)的潛伏期時間更短，可能是熟悉的面孔能夠使大腦對面孔結(jié)構(gòu)的編碼加快。舊面孔誘發(fā)的波幅更大，可能是熟悉的面孔再次出現(xiàn)能激活比新面孔更大的表征網(wǎng)絡(luò)，新面孔在記憶中沒有認知表征，熟悉的面孔不僅有一定的認知表征而且受到自上而下調(diào)節(jié)的影響，從而激活更大的表征網(wǎng)絡(luò)；也有可能是熟悉面孔能引起被試更多的注意，相對的新面孔受到的注意就少一些，因此心理資源投入更多，N170 波幅就更大。由此可見，N170 可能反應(yīng)的不是面孔識別再認的結(jié)果，而是結(jié)構(gòu)編碼再認的過程，而結(jié)構(gòu)編碼階段受到熟悉度的調(diào)節(jié)。

3.被試性別因素

將被試的性別因素和面孔照片的性別因素綜合分析發(fā)現(xiàn)，男性被試對女性面孔照片相比男性面孔照片誘發(fā)的N170 潛伏期更短，這表明男性對女性面孔的結(jié)構(gòu)編碼要早于對男性面孔的編碼，它與男性更愛看美女照片的現(xiàn)象不謀而合。對于誘發(fā)的N170 波幅，男性被試和女性被試一樣，皆是觀看女性面孔的照片誘發(fā)更大的波幅。這可能是因為，相對于男性，女性的可變化特征更多，如多變的發(fā)型等，因此對女性面孔進行編碼需要更多的心理負載，所以腦波幅度更大，從而誘發(fā)更大的N170 波幅。

四、小結(jié)與展望

P100 被認為對刺激類別敏感，面孔刺激能誘發(fā)更大的P100波幅，但對其潛伏期沒有

影響：N170 敏感于面孔選擇，在面孔熟悉度、面孔性別及被試的性別等相關(guān)。

然而，不可否認的是仍有許多問題亟待解決：用其他心理學儀器對面孔識別進行研究能否得出和ERP 研究一致的結(jié)論？面孔識別的ERP 早期成分還有哪些？P100 和N170 還有哪些關(guān)系等等都是未來研究的方向。明晰已有的面孔識別理論，可以為人類的生活創(chuàng)造有利的條件，有效地促進人際交往的發(fā)展，優(yōu)化生存環(huán)境，提高生活質(zhì)量，擁有較高的實踐價值。

[1]Dering B.Face-Sensitive Processes One Hundred Milliseconds after Picture Onset.Frontiers in Human Neuroscience，2011

[2]呂 勇，劉亞平，羅躍嘉.記憶面孔，男女有別:關(guān)于面孔再認性別差異的行為與 ERP 研究.中國科學，2011

[3]Proverbio, A.M., Brignone, V., Matarazzo, S., Del Zotto, M., &Zani, A.Gender differences in hemispheric asymmetry for face processing.BMC neuroscience，2006

[4]Stockard, J.J., Hughes, J.F., &Sharbrough, F.W.Visually evoked potentials to electronic pattern reversal: latency variations with gender, age, and technical factors.American Journal of EEG Technology，1979

[5]Horovitz, S.G., Rossion, B., Skudlarski, P., &Gore, J.C.Parametric design and correlational analyses help integrating fMRI and electrophysiological data during face processing.Neuroimage，2004