淺談?wù)J知負(fù)荷對(duì)事件相關(guān)電位的影響

劉安麗，高 峰

（1.重慶市公安局巴南區(qū)分局，重慶 401320；2.重慶市公安局刑偵總隊(duì)，重慶 400700）

近幾十年來，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)發(fā)展迅速，也為犯罪心理測試的發(fā)展注入新鮮活力?；谑录嚓P(guān)腦電位（ERP）技術(shù)發(fā)展起來的ERP測試技術(shù)以其科學(xué)性強(qiáng)、準(zhǔn)確率高等特點(diǎn)，正逐漸受到人們的關(guān)注。［1］目前研究者普遍認(rèn)為當(dāng)個(gè)體在做出欺騙反應(yīng)和誠實(shí)反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)時(shí)程和大腦皮層在激活程度上存在一定差異。行為數(shù)據(jù)和ERP數(shù)據(jù)上均存在不同程度的差異。［2］盡管事件相關(guān)電位技術(shù)在理論依據(jù)、實(shí)驗(yàn)室研究特別是模擬案件中得到迅速發(fā)展，但距離真正投入公安工作，發(fā)揮犯罪心理測試的作用還有一段時(shí)間，需要深入開展的研究也很多。了解反測試活動(dòng)的影響對(duì)該技術(shù)進(jìn)行測試時(shí)的情況具有一定的價(jià)值。

一、欺騙行為中的認(rèn)知負(fù)荷

Ray Johnson及其同事認(rèn)為欺騙行為可能需要額外的認(rèn)知控制過程，這種額外的控制為認(rèn)知過程帶來一定的負(fù)擔(dān)。如果個(gè)人試圖成功實(shí)現(xiàn)欺騙，就需要長時(shí)間監(jiān)控自己的反應(yīng)模式，使自己的反應(yīng)模式完全符合他們自己的初始計(jì)劃或者目標(biāo)，而在這個(gè)過程中額外的認(rèn)知控制將是必不可少的。大腦本身的注意資源有限，而認(rèn)知控制過程又需要注意過程的參與，占用了一定量的資源，所以進(jìn)行欺騙行為被認(rèn)為等同于在進(jìn)行誠實(shí)反應(yīng)任務(wù)的同時(shí)，又進(jìn)行了分心任務(wù)。［3］Gawronski等認(rèn)為欺騙反應(yīng)和誠實(shí)反應(yīng)的一個(gè)重要區(qū)別可能在于實(shí)施欺騙反應(yīng)需要投入更多的心理資源，因?yàn)閷?shí)施欺騙反應(yīng)意味著被試需要選擇一種和客觀事實(shí)相沖突的反應(yīng)，而且要執(zhí)行該反應(yīng)，便會(huì)導(dǎo)致大腦對(duì)刺激內(nèi)容的加工時(shí)間延長。［4］

通過以上研究結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)研究者們認(rèn)為欺騙行為本身在某種程度上占用了一定量的認(rèn)知資源。在完成預(yù)定任務(wù)的過程中，由于個(gè)體試圖隱瞞真實(shí)信息、主動(dòng)提供虛假信息，并需要在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行必要的監(jiān)控，所以可能相當(dāng)于在進(jìn)行多項(xiàng)作業(yè)。這與誠實(shí)地完成某些任務(wù)相比需要克服更多的困難，花費(fèi)了更多的認(rèn)知資源，即產(chǎn)生了一定量的認(rèn)知負(fù)荷。

二、心理反測試行為中的認(rèn)知負(fù)荷

在進(jìn)行欺騙的過程中，除了額外的認(rèn)知控制過程需要大量腦資源外，當(dāng)個(gè)體試圖通過某些方式實(shí)現(xiàn)反測試時(shí)，也會(huì)占用大量腦資源。反測試方法歷來被視為是犯罪心理測試的一個(gè)現(xiàn)實(shí)的威脅，它在某種程度上為測試獲取最終正確的結(jié)論設(shè)置重重阻礙。有罪者試圖通過減少他們欺騙行為被發(fā)現(xiàn)的可能性去影響測試結(jié)果。一些被測者沒有進(jìn)行犯罪活動(dòng)或者相關(guān)的違法活動(dòng)，或者沒有故意去隱藏犯罪事實(shí)，但他們?nèi)匀豢赡軙?huì)使用反測試方法，從而使自己出現(xiàn)假陽性結(jié)果的可能性最小化，這是無辜者避免風(fēng)險(xiǎn)的策略。［5］心理反測試方法主要是通過對(duì)注意、思維、記憶、情緒等的控制影響測試結(jié)果，在事件相關(guān)電位反測試方法的研究中，常用的心理反測試方法有默數(shù)數(shù)字，背詩，想象或其他聯(lián)想等。默數(shù)圖片呈現(xiàn)數(shù)量需要注意、記憶、思維等的參與，當(dāng)要求個(gè)體同時(shí)完成主次兩個(gè)任務(wù)時(shí)，注意資源就會(huì)被系統(tǒng)地分配到兩個(gè)任務(wù)中，導(dǎo)致用于主要任務(wù)的心理資源減少［6］，其實(shí)在某種程度上類似一種增加腦負(fù)荷的作業(yè)，并且具有足夠的隱蔽性和操作性，可以較好地模擬心理反測試方法。通過檢驗(yàn)該種反測試方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，可以了解被試運(yùn)用此類心理反測試是否能夠成功影響測試結(jié)果，同時(shí)它也可以當(dāng)作其他心理反測試方法研究的參考結(jié)果。

三、認(rèn)知負(fù)荷對(duì)ERP成分的影響

目前認(rèn)知負(fù)荷對(duì)事件相關(guān)電位的影響多是通過反測試的研究方法開展，相關(guān)研究較少。從有限的國內(nèi)外相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，研究者在認(rèn)知負(fù)荷對(duì)事件相關(guān)電位的影響方面有著不同的結(jié)論。Sasaki等人采用了以P300為基礎(chǔ)的心理信息測試，反測試手段主要采用分散注意力的計(jì)數(shù)任務(wù)，即要求實(shí)驗(yàn)組的被測者從7往前倒數(shù)。結(jié)果顯示這種心理反測試手段所改變的認(rèn)知負(fù)荷不會(huì)影響隱秘信息測試。李曉霞在2008年將計(jì)數(shù)作為反測試方法研究其對(duì)事件相關(guān)電位識(shí)別熟悉面孔的影響，研究結(jié)果認(rèn)為ERP欺騙檢測的效果不受“計(jì)數(shù)”這一心理反測試方法的影響，盡管被測人在測試中企圖用計(jì)數(shù)的方法改變認(rèn)知負(fù)荷，但并未對(duì)測試的結(jié)果產(chǎn)生影響。研究者認(rèn)為該技術(shù)具有較高的抵御反測謊手段的能力。［7］

欺騙行為本身在某種程度上占用了一定量的認(rèn)知資源。在完成預(yù)定任務(wù)的過程中，由于個(gè)體試圖隱瞞真實(shí)信息、主動(dòng)提供虛假信息，并需要在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行必要的監(jiān)控，所以可能相當(dāng)于在進(jìn)行多項(xiàng)作業(yè)。這與誠實(shí)的完成某些任務(wù)相比需要克服更多的困難，花費(fèi)了更多的認(rèn)知資源。其實(shí)在進(jìn)行欺騙的過程中，除了額外的認(rèn)知控制過程需要大量腦資源外，當(dāng)個(gè)體試圖通過某些方式實(shí)現(xiàn)反測試時(shí)，也會(huì)占用大量腦資源。相關(guān)執(zhí)行控制研究也發(fā)現(xiàn)，較沒有反應(yīng)沖突的任務(wù)，被試在完成含有反應(yīng)沖突的任務(wù)時(shí)的ERP晚期成分波幅減小。［8］

四、實(shí)驗(yàn)方法與操作

參與本實(shí)驗(yàn)的被試為19名在校學(xué)生。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為2（反應(yīng)類型：誠實(shí)、欺騙）×2（有無反測試方法：有、沒有）×2（刺激類型：熟悉刺激、陌生刺激）的被試內(nèi)設(shè)計(jì)。刺激材料為被試熟悉的物品圖片和被試不熟悉的物品圖片。熟悉的物品由被試本人提供，物品多與被試生活密切相關(guān)。整個(gè)刺激序列共分為4組（block），即無反測試條件的誠實(shí)反應(yīng)組、無反測試條件的欺騙反應(yīng)組、反測試條件的誠實(shí)反應(yīng)組、反測試條件的欺騙反應(yīng)組。每個(gè)刺激組包括被試熟悉的圖片15張、被試陌生的圖片15張，共30張。每張圖片上帶有“是否”“否是”的字樣，整體重復(fù)一遍，共60張。在呈現(xiàn)每一張圖片前先出現(xiàn)注視點(diǎn)“+”（中性刺激），提醒被試準(zhǔn)備對(duì)接下來出現(xiàn)的圖片進(jìn)行反應(yīng)。將注視點(diǎn)“+”分別與每張物品圖片進(jìn)行綁定，完成對(duì)該組實(shí)驗(yàn)中的圖片的隨機(jī)化處理。呈現(xiàn)刺激方面使用的是GO或NOGO范式，使得熟悉圖片與陌生圖片出現(xiàn)的概率相同，不會(huì)因呈現(xiàn)圖片的數(shù)量不同造成新異的刺激，從而避免在ERP數(shù)據(jù)中混入被試對(duì)新異刺激的反應(yīng)。在刺激編排和呈現(xiàn)方面使用的是Neuroscan公司的STIM2軟件。當(dāng)屏幕上刺激序列開始運(yùn)行時(shí)，首先出現(xiàn)一個(gè)注視點(diǎn)“+”，注視點(diǎn)的呈現(xiàn)時(shí)間為600ms。之后出現(xiàn)的是被試熟悉或者陌生的圖片。圖片呈現(xiàn)時(shí)間（Duration）為2 500ms，反應(yīng)時(shí)窗（Window）為2 900ms，刺激間隔（ITI）為3 000ms。在反測試組還有7張數(shù)字問題的圖片（見圖1），被試按照自己默數(shù)的圖片數(shù)量選擇正確的數(shù)字區(qū)間。在對(duì)刺激反應(yīng)的過程中被試需要盡量快速準(zhǔn)確的按鍵判斷。

圖1 注視點(diǎn)、帶“是否”“否是”字樣的圖片及數(shù)字問題圖片

五、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)

在0～300ms內(nèi)，誠實(shí)反應(yīng)和欺騙反應(yīng)間的腦電波形趨于一致，較為重合，在300ms～750ms時(shí)間段中兩類波形開始出現(xiàn)分離，對(duì)該時(shí)間段內(nèi)的平均波幅進(jìn)行方差分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)類型主效應(yīng)顯著。無論是實(shí)施反測試條件還是未實(shí)施反測試條件，對(duì)圖片誠實(shí)反應(yīng)的波幅都小于對(duì)圖片欺騙反應(yīng)的波幅。換言之，欺騙反應(yīng)誘發(fā)的ERP波形更加正向，而誠實(shí)反應(yīng)誘發(fā)的ERP波形則更加負(fù)向。在誠實(shí)反應(yīng)時(shí)，被試只需按照?qǐng)D片本身的性質(zhì)進(jìn)行按鍵選擇，任務(wù)較為簡單。但是在欺騙反應(yīng)中，被試需要投入更多的心理資源，引發(fā)更多的認(rèn)知負(fù)荷，在選擇時(shí)更加集中注意并且積極抵制正確反應(yīng)傾向并執(zhí)行欺騙反應(yīng)。部分研究者曾經(jīng)報(bào)告觀察到更為持久的對(duì)沖突敏感的慢電位（conflict SP），它是持久的頂葉正波和背外側(cè)額葉負(fù)波，開始于刺激呈現(xiàn)后大約500ms。通常認(rèn)為對(duì)沖突敏感的慢電位反映了受意志控制的過程，可能由解決沖突或是增加的注意控制執(zhí)行引起的。本實(shí)驗(yàn)中Cz、FC5及FC6三處電極在某些條件下存在波幅在500ms左右開始更加負(fù)向的趨勢，可能是因?yàn)楸辉囃度肓溯^多的心理資源以克服由誠實(shí)信息帶來的欺騙沖突。

實(shí)施反測試行為對(duì)相應(yīng)獲得的腦電波形、波幅等存在一定影響。在刺激最初呈現(xiàn)后的0～270ms時(shí)間段中，實(shí)施反測試的腦電波形和未實(shí)施反測試的腦電波形趨于一致。之后的270ms～550ms時(shí)間段中，實(shí)施反測試所誘發(fā)的腦電波形與未實(shí)施反測試所誘發(fā)的腦電波形出現(xiàn)了一定程度的分離，在C6、FC6等電極點(diǎn)這種分離延續(xù)到700ms或者700ms之后。在此時(shí)間段中實(shí)施反測試所誘發(fā)的腦電波幅大于未實(shí)施反測試的腦電波幅，前者表現(xiàn)得更加正向一些。另外，從這兩種反應(yīng)條件所誘發(fā)的波形中得到各自的腦電地形圖，比較兩者的腦電地形圖可以發(fā)現(xiàn)其中存在一定的差異，在對(duì)圖片反應(yīng)過程中實(shí)施反測試誘發(fā)了更多更為正向的腦電活動(dòng)。Kahneman認(rèn)為，人的認(rèn)知資源或能量是有限、可分的資源，信息加工活動(dòng)需要使用這些資源。如果刺激比較復(fù)雜，則需要的資源就較多。如果同時(shí)呈現(xiàn)其他刺激，資源可能會(huì)很快耗盡。當(dāng)認(rèn)知活動(dòng)比較復(fù)雜或同時(shí)從事多項(xiàng)活動(dòng)時(shí)，某些活動(dòng)的績效可能因資源競爭導(dǎo)致資源短缺而出現(xiàn)下降。這可能解釋了在進(jìn)行反測試時(shí)，被試的反應(yīng)時(shí)延長正確率下降的現(xiàn)象。但被試實(shí)施增加認(rèn)知負(fù)荷的反測試活動(dòng)——默數(shù)圖片呈現(xiàn)數(shù)量，并不會(huì)影響事件相關(guān)電位對(duì)欺騙反應(yīng)和誠實(shí)反應(yīng)的識(shí)別。欺騙反應(yīng)和誠實(shí)反應(yīng)誘發(fā)的腦電波幅仍然存在差異。

在應(yīng)對(duì)心理反測試方面，重視呈現(xiàn)刺激類型的選擇與安排。Cutmore等認(rèn)為，在ERP研究中使用圖片作為刺激可能比僅使用詞語作為刺激更有效，但圖片刺激在實(shí)際案件中難以獲得。而由于言語的復(fù)雜性，在使用語言作為刺激對(duì)象則需要合理的刺激編排。［9］隨著認(rèn)知科學(xué)研究的不斷發(fā)展，可以通過將眼動(dòng)技術(shù)與鼠標(biāo)追蹤和ERP技術(shù)相結(jié)合，不斷提高謊言識(shí)別率。ERP數(shù)據(jù)的后期離線處理也是ERP測試中至關(guān)重要的一步，可以在一定程度上提高對(duì)反測試的檢測能力。其原理是通過改善信噪比而提高ERP的清晰度，或通過采用低通濾波方法消除高頻干擾。如趙敏等利用Fisher判別式進(jìn)行心理意識(shí)真實(shí)性識(shí)別分類，其平均識(shí)別率達(dá)93.3%，顯著高于以往研究。［10］