聽障群體面孔識別大腦偏側(cè)化綜述

譚春鳳,李錦芳,陳安梅,辛增友

(1.閩南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,福建 漳州 363000; 2.漳州市陽光學(xué)校,福建漳州 363000; 3.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建 漳州 363000)

0 引言

大腦功能需要經(jīng)過逐步發(fā)展,最初神經(jīng)元髓鞘化、修剪,使得局部神經(jīng)組織連絡(luò)增強(qiáng),隨后半球功能不斷分化,最終完成大腦功能偏側(cè)化,即兩半球?qū)崿F(xiàn)功能的特異化。研究認(rèn)為,該過程不僅是神經(jīng)成熟的體現(xiàn),也是大腦功能社會適應(yīng)的結(jié)果[1]。

面孔識別大腦功能偏側(cè)化的形成經(jīng)歷了類似的過程。相比其他類型刺激,人類自嬰兒時(shí)期就表現(xiàn)出面孔偏好[2-3]。隨著個(gè)體的成長,視覺中樞形成了專門識別面孔的功能區(qū)。功能磁共振成像研究表明,該區(qū)域?yàn)樗鬆罨孛婵讌^(qū)(Fusiform Face Area,FFA)[4-5],且大腦的右側(cè)顳區(qū)梭狀回對面孔加工更為敏感,在面孔識別過程中這些區(qū)域均被激活,即面孔識別的偏側(cè)化現(xiàn)象,不同年齡群體面孔識別偏側(cè)化有差異,正常成年人在面孔識別中會激活更多右半球區(qū)域,但兒童未表現(xiàn)出明顯的右半球激活模式[6]。面孔識別是一個(gè)包括面孔感知、特征提取及整合辨別的復(fù)雜過程,各環(huán)節(jié)緊密相連,任何部分出現(xiàn)異常都可能導(dǎo)致面孔無法識別。很多研究報(bào)告了面孔失認(rèn)現(xiàn)象與右半球損傷有關(guān)[7-9],認(rèn)為正常聽力群體右半球?qū)γ婵鬃R別起主導(dǎo)性作用,左半球起補(bǔ)充作用,這可能與右半球處理面部結(jié)構(gòu)信息有關(guān)[10-11]。伴隨聽障群體面孔識別研究的展開,發(fā)現(xiàn)聽障群體半球偏側(cè)化異于正常群體,表現(xiàn)出左半球偏側(cè)化或兩半球功能對稱的特征。Bottari等讓聽障個(gè)體完成面孔分類及情緒面孔識別任務(wù),發(fā)現(xiàn)左半球的腦電有相對較強(qiáng)的激活[12]。Emmorey等報(bào)告了類似的結(jié)果[13]。陳杰等采用事件相關(guān)電位研究聽障個(gè)體面孔再認(rèn),發(fā)現(xiàn)左右半球激活的差異不顯著,即面孔識別半球功能偏向不明顯[14]。面孔識別左右半球功能不對稱的形成、發(fā)展與生理因素、個(gè)體經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)等因素有關(guān)。針對聽障個(gè)體進(jìn)行面孔識別研究,探測半球功能偏側(cè)化特征,有助于了解大腦半球功能神經(jīng)發(fā)育機(jī)制及面孔識別的認(rèn)知加工機(jī)制。本研究對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理,總結(jié)研究方法,解釋偏側(cè)化形成的理論依據(jù),提供了新的研究思路及視角。

1 聽障個(gè)體面孔識別偏側(cè)化的理論解釋

1.1 重組理論

重組理論認(rèn)為人類在發(fā)展過程中大腦功能也在不斷發(fā)展完善,不同功能區(qū)分工協(xié)作,但由于某些感覺通道的缺陷,導(dǎo)致加工該刺激的區(qū)域雖然保留了處理該刺激的功能,但其他功能區(qū)可調(diào)用該區(qū)域用來發(fā)展其他用途,即大腦功能發(fā)生重組以充分發(fā)揮其職能。重組理論進(jìn)一步完善了缺陷補(bǔ)償理論,認(rèn)為大腦功能的可塑性強(qiáng),能更好地解釋聽障個(gè)體面孔識別的偏側(cè)化現(xiàn)象。Benetti等使用功能磁共振成像技術(shù),考察了聽障被試與正常聽力被試在視覺運(yùn)動刺激時(shí)大腦的反應(yīng),發(fā)現(xiàn)聽障被試外側(cè)顳葉區(qū)域表現(xiàn)出更強(qiáng)的激活,外側(cè)顳葉是一個(gè)加工聽覺運(yùn)動的腦區(qū),說明聽障個(gè)體調(diào)用聽覺運(yùn)動的腦區(qū)來加工處理視覺運(yùn)動信息[15]。研究發(fā)現(xiàn),由于聽覺經(jīng)驗(yàn)的剝奪導(dǎo)致聽障個(gè)體的兩半球功能發(fā)生重組[16-17],聽障個(gè)體的顳葉聽覺區(qū)會被用于面孔加工[18]。與此相一致,由于聽障個(gè)體調(diào)用通常對聽覺刺激敏感的腦區(qū)參與面孔處理,那么更多區(qū)域卷入了面孔刺激的加工,故大腦偏側(cè)化趨于減弱或消失,還可能出現(xiàn)加工效果優(yōu)于正常聽力個(gè)體的情況,因此重組理論認(rèn)為聽障群體面孔識別大腦功能發(fā)生重組,出現(xiàn)左半球優(yōu)勢或兩半球功能對稱分布的特征。

1.2 學(xué)習(xí)理論

聽障群體主要通過手語進(jìn)行交流,手語是一種按時(shí)間先后動態(tài)呈現(xiàn)的特殊語言,手語的習(xí)得導(dǎo)致大腦內(nèi)運(yùn)動性信息加工的非典型性偏側(cè)化現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),聽障個(gè)體在運(yùn)動信息加工中都表現(xiàn)出左半球功能優(yōu)勢[19-20]。正常群體在語言處理上具有左半球功能優(yōu)勢,但是聽障個(gè)體的優(yōu)勢半球明顯。語言與面孔識別的偏側(cè)化發(fā)展并不是孤立的,個(gè)體的文字習(xí)得經(jīng)驗(yàn)在其面孔識別偏側(cè)化發(fā)展中產(chǎn)生重要影響[21]。Dundas等認(rèn)為,識別單詞的偏側(cè)化先于面孔識別偏側(cè)化發(fā)展[22]。偏向競爭理論認(rèn)為,文字與面孔的偏側(cè)化存在競爭。正常兒童隨著閱讀水平的發(fā)展提高率先形成文字的左側(cè)半球優(yōu)勢,面孔識別因文字占用左半球資源轉(zhuǎn)向右半球發(fā)展,并最終形成面孔識別的右側(cè)偏側(cè)化。聽障個(gè)體由于聽覺剝奪,文字閱讀水平發(fā)展相對滯后,左半球有一定的資源用來發(fā)展面孔識別能力,因而聽障個(gè)體面孔識別的右半球優(yōu)勢不明顯。學(xué)習(xí)理論則進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)聽障群體獨(dú)特的手語經(jīng)驗(yàn)對面孔識別偏側(cè)化發(fā)展產(chǎn)生重要影響,目前尚不明確面孔識別偏側(cè)化在多大程度上受到手語經(jīng)驗(yàn)的影響。

1.3 信息加工理論

聽障個(gè)體聽不到聲音而不能評估他人的情感音調(diào),因此面孔對于聽障人群有特殊的價(jià)值,尤其是面部線索在手語和唇讀中特別重要。在現(xiàn)實(shí)生活中看到的都是鮮活動態(tài)的面孔,包括面部肌肉運(yùn)動、面孔朝向、眼睛注視、性別、面部吸引力、表情、言語、面部特征等,多變量交織在一起,相互影響,共同發(fā)揮作用影響面孔識別。研究表明,使用手語的成年聽障人士在面孔感知任務(wù)中觀察到的右半球偏側(cè)化減少,這是因?yàn)槊婵滓矀鬟_(dá)了重要的言語信息。一項(xiàng)研究要求聽障成年人明確地注意面孔的情緒或身份信息,受到不同任務(wù)要求的影響,視野偏向發(fā)生改變,聽障被試組在面孔身份判斷中表現(xiàn)出對左視野偏向,而在面孔情緒判斷中則略微轉(zhuǎn)向右視野[23]。McCullough等發(fā)現(xiàn)在判斷情緒面孔表情的任務(wù)中,正常聽力被試右半球偏側(cè)化顯著,聽障組被試左、右半球的腦區(qū)激活是對稱的,即不存在大腦半球偏側(cè)化優(yōu)勢,但是在有言語含義的面孔任務(wù)中,聽力正常組被試大腦雙側(cè)顯著激活,聽障組被試表現(xiàn)為左半球的腦區(qū)激活程度更高[24],由此可見,人如何注意、選擇及接收信息,如何對信息進(jìn)行編碼、內(nèi)在化及組織,如何利用這些信息做出決策并指導(dǎo)自己的行為,都可能導(dǎo)致不同的半球偏向。

2 聽障個(gè)體面孔識別偏側(cè)化研究方法

2.1 分視野范式

分視野范式(Divided Visual Field Paradigm)是研究面孔識別偏側(cè)化的經(jīng)典范式,是從大腦矢狀面分左右得到兩個(gè)不同的視野,即左視野和右視野。眼睛在左右視野接收的信息分別投射在對側(cè)半球進(jìn)行初級加工,隨后通過胼胝體進(jìn)行信息交互,因此呈現(xiàn)在左視野內(nèi)的刺激最初由右半球接收和加工,右側(cè)視野內(nèi)的刺激則由左半球負(fù)責(zé)加工,左右視野偏向效應(yīng)可用來反映信息加工中的半球功能差異。Dundas等利用分視野范式研究兒童及成人面孔識別加工中的大腦偏側(cè)化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)成人右半球偏側(cè)化顯著,兒童面孔識別的偏側(cè)化差異不顯著[22]。Letourneau等采用分視野范式發(fā)現(xiàn)聽障個(gè)體在情緒面孔判斷任務(wù)中的面孔識別成績在左視野的正確率顯著降低,即右半球偏側(cè)化效應(yīng)減弱[23]。

視野里的信息先傳遞到對側(cè)半球進(jìn)行加工,再通過胼胝體傳遞到另一半球,因此最先獲得刺激的半球優(yōu)先一步加工,傳遞到對側(cè)半球的信息相對較晚得到處理,這其中存在一個(gè)時(shí)間差。不同半球優(yōu)勢的形成與發(fā)展依托于大腦獨(dú)特的生理結(jié)構(gòu)。分視野范式利用大腦獨(dú)特的信息加工方式更能反映面孔識別的偏側(cè)化生理機(jī)制,生態(tài)效度高。此外,在深度加工信息的過程中兩半球的功能是否發(fā)生變化需要進(jìn)一步觀測。

2.2 嵌合面孔范式

嵌合面孔(Chimeric Face Paradigm)是將一張面孔從正中間縱向分成兩半,將兩張不同半邊人臉面孔拼合在一起,考察被試優(yōu)先注意左半邊面孔還是右半邊面孔。嵌合面孔始終呈現(xiàn)在視野的中心。Burt和Perrett發(fā)現(xiàn)被試對面孔性別和表情判斷在更大程度上受到左半邊面孔信息的影響[25]。Yovel等使用功能磁共振掃描正常聽力被試識別嵌合面孔時(shí)大腦活動的特征,發(fā)現(xiàn)正常聽力被試對左側(cè)面孔的正確再認(rèn)率顯著高于右側(cè),右梭狀回激活更明顯,左側(cè)面孔偏向與大腦右半球的激活水平呈正相關(guān)[26]。這些研究表明使用嵌合面孔范式發(fā)現(xiàn)了顯著的左右視野效應(yīng)差異,即反映了正常成年群體面孔加工的右半球偏側(cè)化。但相較于正常聽力群體,聽障群體的視野偏向發(fā)生了改變。Dole等要求被試判斷嵌合面孔的性別,對正確性別分類百分比顯示,兩組被試的成績是完美的(聽障組99.6%,聽力組98.6%),與正常聽力被試相比,聽障被試的左視野偏向沒有顯著減少,但聽障被試存在左視野偏向的人數(shù)并沒有聽力組的多,聽障人群中的左視野偏向可能減少[27]。

嵌合面孔范式在一定程度上反映了個(gè)體面孔識別的偏向,對左右側(cè)面孔的偏向很好地體現(xiàn)出面孔加工的偏側(cè)化特點(diǎn),但該范式邏輯上不能排除其他的潛在影響因素對于面孔識別中偏側(cè)效應(yīng)的作用。比如個(gè)體閱讀習(xí)慣,有的人習(xí)慣從左至右掃視面孔,且可能對左半部的面孔給予更多的注視,個(gè)體經(jīng)驗(yàn)差異可能造成面孔識別的大腦功能偏側(cè)化。但個(gè)體經(jīng)驗(yàn)究竟在哪些方面及產(chǎn)生多大程度的影響都值得進(jìn)行深入研究,利用嵌合面孔方式來研究面孔識別的偏側(cè)化具有合理性,需綜合考慮其他可能因素的影響。

2.3 神經(jīng)生理技術(shù)

生理和心理息息相關(guān),面孔識別的偏側(cè)化發(fā)展也體現(xiàn)在相應(yīng)的神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)及功能變化上。隨著神經(jīng)生理技術(shù)的不斷發(fā)展,研究工具不斷改進(jìn),面孔加工的偏側(cè)化研究也從行為實(shí)驗(yàn)簡單記錄被試的表現(xiàn)轉(zhuǎn)向記錄大腦產(chǎn)生的相應(yīng)改變。運(yùn)用事件相關(guān)電位技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn),相比于其他非面孔刺激,面孔刺激可誘發(fā)顯著的N170成分[28-30],倒置面孔可誘發(fā)一個(gè)潛伏期更長但是波幅更大的N170成分[31-32]。N170成分是面孔識別的特異性指標(biāo)。使用正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描與功能性磁共振成像技術(shù)的研究表明,面孔的熟悉度影響大腦的激活程度,并表現(xiàn)出半球差異。識別陌生面孔時(shí)引起右側(cè)半球更大的激活,且激活區(qū)域更大[33-35]。事件相關(guān)電位研究表明,面孔識別時(shí)右半球N170波幅比左半球更負(fù)[36-38]。彭小虎等通過事件相關(guān)電位研究發(fā)現(xiàn),面孔識別時(shí)左半球潛伏期更短,右半球激活程度更大,在加工速度與加工強(qiáng)度兩個(gè)維度上兩半球各占一定優(yōu)勢,并非單純的右半球優(yōu)勢[39]。因此大腦半球的優(yōu)勢問題應(yīng)做維度上的區(qū)分。

目前面孔識別的大腦偏側(cè)化研究已取得較多成果,以往使用電生理學(xué)技術(shù)總體關(guān)注了面孔刺激呈現(xiàn)后170 ms左右的時(shí)間窗,沒有從認(rèn)知加工進(jìn)程角度分析面孔的選擇性注意、識別及工作記憶存儲等環(huán)節(jié)的偏側(cè)化特征,純粹的行為研究考察的是面孔加工結(jié)果,對面孔加工進(jìn)程的探索存在局限,單獨(dú)使用神經(jīng)成像技術(shù)的研究同樣難以澄清,未來,有必要結(jié)合多種神經(jīng)生理技術(shù)選擇與面孔加工相關(guān)的、更為特異化的神經(jīng)生理學(xué)指標(biāo)進(jìn)行深入探索。

3 展望

聽障個(gè)體面孔識別偏側(cè)化的形成有其獨(dú)特的生理基礎(chǔ)及外部因素的影響,可能是聽覺信息的殘缺導(dǎo)致大腦功能結(jié)構(gòu)發(fā)生重組,也可能是同時(shí)卷入聽覺障礙相關(guān)個(gè)體經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展為不同的注意及認(rèn)知加工模式?？傊?多種因素相互影響與共同作用導(dǎo)致聽障個(gè)體展現(xiàn)出獨(dú)特的面孔識別偏側(cè)化特征。為了充分理解聽障個(gè)體面孔識別加工,理清人類面孔識別偏側(cè)化的形成機(jī)制,深化認(rèn)識人類的認(rèn)知加工,有必要對聽障個(gè)體的面孔加工偏側(cè)化進(jìn)行深入探索。

3.1 創(chuàng)新研究范式

目前研究面孔偏側(cè)化的方法較少。面孔傳達(dá)多重信息,對聽障群體來說,面孔不僅包括身份及言語信息,也包括情緒性溝通信息。面孔的熟悉度、性別特征、任務(wù)類型、個(gè)體的注意與動機(jī)狀態(tài)、工作記憶負(fù)載等都會影響面孔識別,未來應(yīng)致力于創(chuàng)新研究范式,分離及控制相關(guān)因素效應(yīng),深入探索聽障群體的面孔識別偏側(cè)化過程。如利用多元回歸分析,尋找對面孔識別影響最大的因子?？紤]與其他經(jīng)典研究范式相結(jié)合,如結(jié)合注意探測范式,探究面孔識別過程中對不同面部特征的注意散布情況,對比正常聽力個(gè)體,發(fā)掘聽障群體的面孔加工優(yōu)勢。不論是對面孔的整體結(jié)構(gòu)性認(rèn)知研究,還是對局部特征及單維度特征的研究,都應(yīng)嘗試從加工進(jìn)程的角度進(jìn)行探索。創(chuàng)造新的研究范式,挖掘面孔識別偏側(cè)化新的特點(diǎn),有助于加深對面孔識別運(yùn)作機(jī)制的認(rèn)識,更好地服務(wù)于聽障群體的生活及學(xué)習(xí)。

3.2 運(yùn)用新型設(shè)備

隨著科學(xué)技術(shù)的革新,神經(jīng)成像技術(shù)、電生理學(xué)技術(shù)及腦磁技術(shù)等得到了廣泛應(yīng)用。這些新型無創(chuàng)性神經(jīng)研究技術(shù)的應(yīng)用提升了對聽障群體進(jìn)行更復(fù)雜認(rèn)知加工探索的可行性及研究結(jié)果的可靠性,有助于深入理解聽障群體面孔識別的腦機(jī)制。目前僅有少量研究使用電生理學(xué)技術(shù)考察聽障個(gè)體的面孔識別偏側(cè)化[14]。未來可綜合探索神經(jīng)成像技術(shù)及腦電、腦磁技術(shù),獲取高時(shí)間分辨率和空間分辨率數(shù)據(jù),深入考察面孔識別動態(tài)過程的神經(jīng)機(jī)制及偏側(cè)化本質(zhì),結(jié)合經(jīng)顱磁脈沖刺激技術(shù),如模擬即時(shí)性聽覺障礙狀態(tài)下個(gè)體的面孔加工,對比長期性聽覺障礙個(gè)體的加工特征,有利于進(jìn)一步探索特定功能腦區(qū)結(jié)構(gòu),特別是面孔識別偏側(cè)化加工相關(guān)腦區(qū)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。

3.3 進(jìn)行縱向研究

人類面孔識別能力是逐步發(fā)展的,不同的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)會影響面孔偏側(cè)化的形成。目前,聽障個(gè)體的面孔識別能力發(fā)展過程尚不明晰。Szelag和Wasilewski研究了18名13歲正常聽力和18名14歲先天聽障兒童識別情緒表情面孔的腦功能偏側(cè)化。在正常聽力被試中,悲傷面孔和中性面孔顯示出右半球優(yōu)勢,對快樂面孔的識別兩半球無顯著差異。在聽障被試中,沒有觀察到任何一種情緒的功能半球不對稱性。可以推測,聽障兒童對情緒面孔中所包含的信息分析發(fā)生在兩個(gè)大腦半球[40],這表明缺乏聽覺經(jīng)驗(yàn)會影響大腦半球功能偏側(cè)化的形成。在正常兒童被試身上不同的情緒面孔出現(xiàn)不同的偏側(cè)化現(xiàn)象,可推測情緒面孔出現(xiàn)偏側(cè)化發(fā)生在不同的年齡階段。因此針對不同年齡階段的聽障個(gè)體采用符合其年齡特征與認(rèn)知發(fā)展水平的實(shí)驗(yàn)任務(wù)及材料,進(jìn)行縱向追蹤研究不同年齡階段面孔識別能力發(fā)展情況及出現(xiàn)半球功能偏側(cè)化的過程有助于揭開面孔識別能力腦功能機(jī)制的發(fā)展演進(jìn),更好地服務(wù)于聽障人群的學(xué)習(xí)與生活。

4 結(jié)束語

半球功能偏側(cè)化的形成是由神經(jīng)生理機(jī)制與認(rèn)知加工方式共同作用的結(jié)果。由于聽覺缺失和不同的個(gè)體經(jīng)驗(yàn),聽障群體形成了與正常聽力群體不同的半球功能偏側(cè)化。深入探究聽障群體面孔識別大腦偏側(cè)化可以更好地了解大腦形態(tài)與結(jié)構(gòu)變化對認(rèn)知加工的影響及個(gè)體認(rèn)知方式對大腦功能及結(jié)構(gòu)的作用,包括二者之間的相互作用,因此對聽障群體的研究有助于更全面地認(rèn)識半球功能偏側(cè)化的運(yùn)行機(jī)制。