眼動追蹤儀在測謊中的應(yīng)用

葛汾汾，楊曉青，陳宇星，黃浩瀾，諶霞燦，李焱，胡峻梅

（1.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，四川 成都 610000；2.四川大學(xué)華西臨床醫(yī)學(xué)院，四川 成都610000；3.電子科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610000）

司法鑒定中必須要面對的問題之一是確定被鑒定人是否說謊。各種“測謊”技術(shù)并非是檢驗(yàn)謊言本身，而是檢驗(yàn)被測人隱瞞信息時(shí)生理或行為指標(biāo)的變化。已有研究[1]結(jié)果表明，人類在說謊時(shí)會產(chǎn)生一系列的生理反應(yīng)，如呼吸、脈搏頻率的改變，瞳孔增大，眨眼次數(shù)增多，聲音顫抖或說話結(jié)巴等。隱藏信息測試（Concealed Information Test，CIT）是通過編制多組多選項(xiàng)的情節(jié)問題，每組問題包含一個(gè)犯罪相關(guān)情節(jié)（靶刺激）和多個(gè)無關(guān)情節(jié)（非靶刺激），以檢驗(yàn)被測人是否擁有某些相關(guān)事件記憶（信息）的測試技術(shù)，從而識別被測人是否說謊[2]。對于誠實(shí)的被試，靶刺激與非靶刺激引起的反應(yīng)無顯著差異，而說謊的被試會對靶刺激產(chǎn)生顯著反應(yīng)。因此，如果被試對靶刺激的反應(yīng)始終高于非靶刺激，那就可以考慮該被試在說謊。

人80%的信息通過視覺獲取，眼動的時(shí)空特征是視覺信息在獲取過程中生理和行為的表現(xiàn)，與人的心理活動有著直接或間接的關(guān)系[3]。瞳孔直徑、注視時(shí)間、注視點(diǎn)和眨眼次數(shù)均與認(rèn)知和情緒有一定的關(guān)系?！罢f謊”是一種需要抑制真實(shí)信息的復(fù)雜心理過程，與認(rèn)知和情緒均有一定的聯(lián)系。ELAAD[4]研究發(fā)現(xiàn)，被試在說謊時(shí)瞳孔直徑增大。鐘少玲等[5]的綜述中提到，被試在說謊時(shí)對于關(guān)鍵信息的注視時(shí)間延長并且注視點(diǎn)減少。因此，為探究眼球運(yùn)動參數(shù)（簡稱“眼動參數(shù)”）能否應(yīng)用于司法鑒定，本研究對40名健康被試進(jìn)行初步檢驗(yàn)，并假設(shè)被試在說謊時(shí)，觀察其靶刺激與非靶刺激時(shí)平均瞳孔直徑、注視時(shí)間、注視點(diǎn)和眨眼次數(shù)等參數(shù)的差異，為眼動追蹤儀在司法鑒定中的應(yīng)用提供證據(jù)支持。

1 對象與方法

1.1 被試和分組

在四川大學(xué)招募40名被試，所有被試的視力（或矯正視力）無異常。其中男生16名，女生24名；年齡19～25歲，平均年齡（21.25±1.40）歲。所有被試均簽署知情同意書。

將40名被試隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組，每組20名。實(shí)驗(yàn)組在戶外完成模擬犯罪（盜竊）后進(jìn)行眼動參數(shù)數(shù)據(jù)的采集，對照組直接采集眼動參數(shù)數(shù)據(jù)。

1.2 材料與儀器

靶刺激圖片：用相機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)組在盜竊過程中實(shí)際接觸的物品、看到的人物和場景，包括受害者面部圖片、受害者所穿衣服、盜竊的場景、盜竊的物品、盜竊物品放置的位置。

非靶刺激圖片：針對每個(gè)靶刺激圖片，匹配4個(gè)與之相同類型但與模擬犯罪無關(guān)的圖片（確保被試之前未見過）。

上述所有圖片經(jīng)過統(tǒng)一處理，亮度和對比度一致，背景顏色為灰色，并且人物面部表情均為中性。

采用Eyelink2000型眼動儀（加拿大SR Research公司）對被試進(jìn)行眼動測量、跟蹤、數(shù)據(jù)記錄和采集，實(shí)驗(yàn)刺激程序采用MATLAB R2013b軟件和心理學(xué)工具軟件包Psychtoolbox（PTB）進(jìn)行編寫。

1.3 實(shí)驗(yàn)過程及CIT設(shè)計(jì)

整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)階段。

階段1：所有被試到達(dá)實(shí)驗(yàn)室1，每人均收到一個(gè)信封，信封內(nèi)有相應(yīng)的指導(dǎo)語。實(shí)驗(yàn)組按照指導(dǎo)語到達(dá)戶外“犯罪現(xiàn)場”，被試需要找到坐在長椅上正在聽音樂的“受害者”，在“受害者”旁邊有一部手機(jī)放在書上，被試的任務(wù)是在不被周圍人發(fā)現(xiàn)的前提下將手機(jī)拿走并放入隨身攜帶的背包內(nèi)，然后迅速返回到實(shí)驗(yàn)室2。對照組則按照指導(dǎo)語直接到達(dá)實(shí)驗(yàn)室2。

階段2：為了獲得眼睛位置的準(zhǔn)確記錄，在開始前要對眼動儀進(jìn)行校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)過程中，被試的視線需要隨著屏幕上出現(xiàn)的“+”的移動而移動，一般會有9個(gè)“+”。鍵盤上的“Y”和“N”分別代表肯定yes和否定no，被試需對出現(xiàn)的每個(gè)圖片做出相應(yīng)的按鍵反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)中的CIT包括5個(gè)題目（表1），題干在屏幕上呈現(xiàn)5s后，自動切換到供選圖片。5張供選圖片中包括1個(gè)與犯罪情節(jié)相關(guān)的圖片（靶刺激）和4個(gè)與犯罪情節(jié)無關(guān)的圖片（非靶刺激）。5張供選圖片逐一呈現(xiàn)在電腦屏幕上。實(shí)驗(yàn)組要說謊，即隱瞞自己盜竊的事實(shí)，需對靶刺激和非靶刺激圖片均做出否定回答；對照組則誠實(shí)作答。

表1 CIT題目Tab.1 Questions of CIT

1.4 數(shù)據(jù)采集

Eyelink2000型眼動儀采用角膜反射的原理記錄眼動軌跡，被試無需佩戴任何實(shí)驗(yàn)裝置，只需將頭放在頭托上，注視57 cm處的CRT顯示器（美國戴爾公司）。數(shù)據(jù)采樣頻率為1 000 Hz，顯示器的分辨率為1 024 px×768 px。本實(shí)驗(yàn)中，眼動儀只對被試的左眼進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。采集落在感興趣區(qū)域內(nèi)的瞳孔直徑（mm）、注視時(shí)間（ms）、眨眼次數(shù)和注視點(diǎn)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過眼動儀自帶軟件（DataView）導(dǎo)出。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用t檢驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)組和對照組被試在觀察靶刺激和非靶刺激時(shí)的平均瞳孔直徑、平均注視時(shí)間、注視點(diǎn)、眨眼次數(shù)的差異，用Pearson相關(guān)系數(shù)分析存在差異的眼動參數(shù)之間的相關(guān)性，用受試者操作特征（receiver operator characteristic，ROC）曲線估計(jì)眼動參數(shù)甄別實(shí)驗(yàn)組與對照組的有效性。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 觀察靶刺激和非靶刺激時(shí)的眼動參數(shù)比較

實(shí)驗(yàn)組觀察靶刺激與非靶刺激時(shí)相比，平均瞳孔直徑縮?。≒＜0.05），平均注視時(shí)間延長（P＜0.05），注視點(diǎn)減少（P＜0.05），而眨眼次數(shù)的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；對照組觀察靶刺激和非靶刺激時(shí)的平均瞳孔直徑、平均注視時(shí)間、注視點(diǎn)和眨眼次數(shù)之間的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。詳見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)組和對照組觀察靶刺激和非靶刺激時(shí)的眼動參數(shù)比較Tab.2 Comparison of eye movement parameters between the experimental group and the control group in observing target stimulation and non-target stimulation （±s）

表2 實(shí)驗(yàn)組和對照組觀察靶刺激和非靶刺激時(shí)的眼動參數(shù)比較Tab.2 Comparison of eye movement parameters between the experimental group and the control group in observing target stimulation and non-target stimulation （±s）

注：1）與觀察靶刺激時(shí)相比，P＜0.05。

參數(shù)平均瞳孔直徑/mm平均注視時(shí)間/ms注視點(diǎn)眨眼次數(shù)實(shí)驗(yàn)組（n=20）靶刺激1905.02±478.98 524.78±370.04 3.93±3.02 0.63±0.74非靶刺激2022.06±483.061）389.30±307.311）6.52±5.601）0.74±0.92對照組（n=20）靶刺激1777.78±634.84 387.20±144.44 6.79±3.19 0.86±1.55非靶刺激1854.44±653.92 429.34±216.34 6.39±3.48 0.93±1.52

2.2 眼動參數(shù)的相關(guān)性分析

計(jì)算實(shí)驗(yàn)組各眼動參數(shù)（眨眼次數(shù)除外）之間的相關(guān)性，結(jié)果顯示：平均注視時(shí)間與注視點(diǎn)呈負(fù)相關(guān)（r=-0.255，P＜0.05），即當(dāng)平均注視時(shí)間延長時(shí)，注視點(diǎn)減少；平均注視時(shí)間與平均瞳孔直徑之間呈負(fù)相關(guān)（r=-0.218，P＜0.05），即當(dāng)平均注視時(shí)間減少時(shí)，瞳孔平均直徑縮小；注視點(diǎn)與平均瞳孔直徑之間呈正相關(guān)（r=0.09，P＜0.05），即當(dāng)注視點(diǎn)增多時(shí)，平均瞳孔直徑增大。

2.3 眼動參數(shù)的有效性分析

采用ROC曲線分析平均瞳孔直徑、平均注視時(shí)間、注視點(diǎn)在區(qū)分實(shí)驗(yàn)組和對照組時(shí)的有效性。平均注視時(shí)間、平均瞳孔直徑和注視點(diǎn)的曲線下面積分別為0.603、0.621和0.580。

3 討 論

眼動追蹤儀采集的是行為學(xué)數(shù)據(jù)，是從記憶效應(yīng)入手，通過檢測被試對某些關(guān)鍵信息的“隱藏”間接推測被試的欺騙行為。BLES等[6]在2008年提及了這一思路，他認(rèn)為撒謊的復(fù)雜多樣性使得很難尋找到標(biāo)志撒謊的單一指標(biāo)，而直接檢測被試頭腦中隱藏的某些關(guān)鍵信息有望成為一種更為有效的推測真相的手段。眼動追蹤儀-隱藏信息測試是以認(rèn)知加工尤其是記憶為基礎(chǔ)，檢測個(gè)體對于犯罪相關(guān)信息的記憶和再認(rèn)[7]，說謊話與說真話相比，需要更多的認(rèn)知負(fù)荷，而認(rèn)知負(fù)荷的增加會引起平均瞳孔直徑、注視時(shí)間、注視點(diǎn)和眨眼次數(shù)等發(fā)生變化[8]。

本研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組觀察靶刺激與非靶刺激時(shí)相比，注視時(shí)間延長，注視點(diǎn)減少，這與SCHWEDES等[7]的結(jié)果一致，即被試在說謊時(shí)，注視時(shí)間延長，注視點(diǎn)減少。注視時(shí)間是指連續(xù)的注視點(diǎn)在某個(gè)區(qū)域上形成的平均空間位置停留時(shí)間的累計(jì)。RAYNER[9]指出，注視時(shí)間的長短與信息加工的難易程度（即認(rèn)知負(fù)荷）有關(guān)。因此推測，當(dāng)被試觀察熟悉的靶刺激并要求做出否定回答時(shí)，需要將刺激的表面特征與內(nèi)部信息進(jìn)行匹配，然后抑制，其相應(yīng)的認(rèn)知負(fù)荷增加，導(dǎo)致注視時(shí)間延長。注視點(diǎn)又稱注視次數(shù)，與視線捕捉的元素?cái)?shù)目有關(guān)，反映了記憶的提取。當(dāng)人們看到一個(gè)不熟悉的圖片時(shí)，為了作出準(zhǔn)確的判斷，需要采集圖片上更多位置的信息[10]。相反，在看到熟悉的圖片時(shí)，僅需采集較少的位置信息就可以與記憶中的信息進(jìn)行匹配[11]。因此，被試在對關(guān)鍵信息做出否定回答時(shí)，注視點(diǎn)減少[12]。此外，在現(xiàn)實(shí)生活中，當(dāng)人們準(zhǔn)備要去否定已經(jīng)知道的事情時(shí)，傾向于忽視或者對其投入很少的注意[13]，因此，當(dāng)實(shí)驗(yàn)組被試說謊時(shí)，在注視點(diǎn)減少的情況下，每個(gè)注視點(diǎn)所用的時(shí)間也相應(yīng)略有延長。

本研究中，實(shí)驗(yàn)組觀察靶刺激與非靶刺激時(shí)相比，平均瞳孔直徑縮小。雖然有研究發(fā)現(xiàn)，瞳孔的增大與欺騙、情緒高度喚起及認(rèn)知任務(wù)的難易程度有關(guān)[14]。亦有研究[15-16]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷在一定范圍內(nèi)增加時(shí)，瞳孔的平均直徑隨之增大，但當(dāng)認(rèn)知負(fù)荷達(dá)到了他們最大承受能力范圍的125%時(shí)，瞳孔的平均直徑開始縮小。因此，本研究中的被試可能是因?yàn)樾枰B續(xù)對靶刺激做出否認(rèn)回答（說謊），對應(yīng)答信息進(jìn)行深度的認(rèn)知加工使得認(rèn)知負(fù)荷超過了一定范圍，從而導(dǎo)致了瞳孔直徑的縮小。

本研究中，實(shí)驗(yàn)組觀察靶刺激與非靶刺激時(shí)相比，眨眼次數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。已有研究表明，說謊的初期眨眼頻率會受到抑制[12]，之后會有一個(gè)代償性的增加[17]，即眨眼次數(shù)和認(rèn)知負(fù)荷有關(guān)。當(dāng)被試說謊時(shí)其眨眼頻率會受到抑制，因?yàn)檎f謊與誠實(shí)作答相比，認(rèn)知負(fù)荷是增加的[18]。同時(shí)還有研究顯示，眨眼次數(shù)的抑制和時(shí)間有一定的聯(lián)系，PETH等[12]在研究中將每張圖片的呈現(xiàn)時(shí)間人為地劃分為0～5s、5～10s和10～15s 3個(gè)階段，結(jié)果發(fā)現(xiàn)眨眼次數(shù)在0～5s稍有減少，在5～10s減少最為顯著，而在10～15s則沒有差異。據(jù)此推測，本研究中被試在識別靶刺激和非靶刺激時(shí)眨眼次數(shù)沒有顯著性差異的原因，可能系本實(shí)驗(yàn)中并沒有規(guī)定每幅圖片的呈現(xiàn)時(shí)間，而是由被試的按鍵反應(yīng)所決定，這也許導(dǎo)致了眨眼次數(shù)的抑制在沒有達(dá)到最顯著差異的時(shí)間段時(shí)，被試就將圖片切換到了下一張，而在觀察下一張圖片的初期，眨眼次數(shù)的抑制恰恰達(dá)到了抑制的最高峰，所以沒有發(fā)現(xiàn)眨眼次數(shù)之間存在差異。

本研究初步探討了眼動儀相關(guān)參數(shù)的測謊效力，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組觀察靶刺激與非靶刺激時(shí)相比，平均瞳孔直徑縮小，注視時(shí)間延長，注視點(diǎn)減少，眨眼次數(shù)在兩者間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；對照組在觀察靶刺激和非靶刺激時(shí)上述指標(biāo)的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。有效性分析結(jié)果顯示，平均注視時(shí)間、平均瞳孔直徑和注視點(diǎn)的曲線下面積在0.5～0.7，達(dá)到有效意義，但是有效性較低。PETH等[12]研究結(jié)果顯示，注視點(diǎn)、平均注視時(shí)間的曲線下面積分別為0.67和0.63，本研究結(jié)果與其類似。

雖然眼動參數(shù)在識別謊言的研究中有效性較低，但眼動參數(shù)不失為法醫(yī)學(xué)鑒定中甄別謊言的方法之一。本研究每組僅選取了20名被試，樣本量有限，且均為19～25歲的大學(xué)生，年齡段較為集中，要將眼動參數(shù)應(yīng)用于鑒定實(shí)踐，還有待進(jìn)一步研究。