面孔表情圖片識(shí)別的事件相關(guān)電位及在腦卒中患者的應(yīng)用.pdf

1、面孔所傳達(dá)的信息在人類(lèi)社會(huì)生活中扮演著一個(gè)極其重要的角色。人腦通過(guò)對(duì)面孔的視覺(jué)感知、認(rèn)知與編碼判斷彼此的身份，不僅可以判斷他人的年齡、性別、健康狀況等，而且可以判斷其容顏情況。面孔認(rèn)知這一認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)一個(gè)重要研究領(lǐng)域，吸引著許許多多的學(xué)者對(duì)其進(jìn)行探索。神經(jīng)心理研究發(fā)現(xiàn)面孔失認(rèn)癥患者不能通過(guò)面孔辨別熟人，但仍保留識(shí)別面部表情的能力，提示面孔身份和表情加工過(guò)程的分離。Bruce和Young提出了身份與表情等面孔信息并行加工的認(rèn)知模型。功能神

2、經(jīng)影像學(xué)方法顯示面孔身份加工部位主要位于右側(cè)梭狀回。事件相關(guān)電位可提供高分辨時(shí)間信息，在面孔識(shí)別的ERP研究中，Bentin等首先報(bào)告在枕顳部的一個(gè)潛伏期約為170ms的負(fù)成分(N170)與面孔身份識(shí)別有關(guān)，反映了Bruce-Young模型的早期結(jié)構(gòu)編碼階段，N170與面孔熟悉度、性別、年齡和種族等信息加工無(wú)關(guān)。倒立面孔可導(dǎo)致N170潛伏期延長(zhǎng)、波幅增大。面孔加工的ERP研究大多考察N170的潛伏期、波幅的改變，沒(méi)有涉及其它腦區(qū)和時(shí)段的

3、ERP成分變化，且對(duì)成年人性別及年齡效應(yīng)的ERP時(shí)空方面方面研究尚未見(jiàn)全面的報(bào)道。 腦卒中是一種常見(jiàn)病、多發(fā)病，殘障率高達(dá)70％-80％。而這種殘障不僅僅是身體的，如偏癱、失語(yǔ)等，還包括心理、社會(huì)功能障礙。國(guó)外研究報(bào)告認(rèn)為，腦卒中后患者在辨別面孔表情及身體語(yǔ)言方面存在障礙，導(dǎo)致患者社會(huì)認(rèn)知交往功能下降，但臨床醫(yī)師對(duì)此缺乏足夠的重視，導(dǎo)致患者的康復(fù)受障礙，影響患者的生活質(zhì)量。事件相關(guān)電位的出現(xiàn)，為腦卒中認(rèn)知功能研究提供了一個(gè)技術(shù)平

4、臺(tái)。本研究利用ERP技術(shù)無(wú)創(chuàng)性的優(yōu)勢(shì)，采用簡(jiǎn)筆畫(huà)表情面孔識(shí)別和ERP結(jié)合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)腦卒中患者所誘發(fā)出的ERP波形特征進(jìn)行分析，探討腦卒中患者表情面孔識(shí)別加工能力是否下降及其可能的神經(jīng)電生理機(jī)制方面的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。 實(shí)驗(yàn)一面孔表情圖片識(shí)別事件相關(guān)的電位時(shí)空模式研究 目的：運(yùn)用多通道事件相關(guān)電位(event-relatedpotential，ERP)方法以及統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像(statisticalparametricmap

5、ping，SPM)技術(shù)所生成的時(shí)空模式探索正常人面孔表情圖片的事件相關(guān)電位的表情效應(yīng)、方位效應(yīng)及面孔加工的特異成分——N170特點(diǎn)的研究。 方法：19名受試者(14名男性，5名女性，年齡19-35歲)參加一項(xiàng)隱含面孔表情的識(shí)別任務(wù)。利用3張不同表情(正性、中性、負(fù)性)面孔簡(jiǎn)筆畫(huà)圖片，以正立和倒立的形式與下述漢字：“喜”、“思”、“恐”隨機(jī)混合構(gòu)成刺激序列。9類(lèi)刺激隨機(jī)順序呈現(xiàn)共450次(50次/類(lèi))，刺激持續(xù)1000ms，刺激間

6、隔(stimulusonsetasynchrony，SOA)1500ms。圖片呈現(xiàn)在屏幕中央，大小為10.6cm×12.3cm，受試距離顯示器100cm，水平視角和垂直視角分別是6.0°、7.0°，屏幕刷新率85Hz。受試者取舒適體位坐于椅中，其任務(wù)是注意刺激圖片，并以右手按鍵報(bào)告相同的圖片是否連續(xù)出現(xiàn)，系統(tǒng)將記錄反應(yīng)時(shí)間以及正誤率。實(shí)驗(yàn)過(guò)程每間隔135秒即休息30秒。在正式記錄前讓受試者熟悉使用按鍵。實(shí)驗(yàn)儀器是本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的通用型19

7、導(dǎo)事件相關(guān)電位系統(tǒng)。19個(gè)記錄電極按國(guó)際10-20標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)安裝，置記錄電極于Fp1、Fp2、Fz、F3、F4、Cz、C3、C4、Pz、P3、P4、O1、O2、F7、F8、T3、T4、T5、T6，雙側(cè)耳垂為參考電極；濾波通頻帶為[0.1，30]Hz，頭皮與電極之間的阻抗＜5kΩ，分析記錄時(shí)間為刺激后700ms，刺激前基線(xiàn)100ms，對(duì)EEG分類(lèi)疊加處理，手工排除眨眼與眼動(dòng)和肌電等偽差。 主要觀(guān)察被試對(duì)刺激材料的反應(yīng)時(shí)間(rea

8、ctiontime，RT)、正確率以及不同表情、方位圖片所誘發(fā)的ERP波形的時(shí)空分布。ERP數(shù)據(jù)運(yùn)用3(表情：負(fù)性、中性、正性)×2(方位：正立、倒立)重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)方差分析，結(jié)果利用F值的統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像(statisticalparametricmapping，SPM)呈現(xiàn)；左右半球的T5和T6部位的N210潛伏期和波幅用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。 結(jié)果：(1)三種面孔表情總的反應(yīng)時(shí)間(611.71±98.92.5

9、0)ms，反應(yīng)正確率(98.35±2.96)％。 (2)ERP主要由9種成分組成，按波幅極性和峰谷潛伏期命名分別為：N150/P150、P210/N210、N270/P270、N330、P400、N550。結(jié)果三種面孔表情左右半球的T5和T6部位N210波幅均有T6負(fù)波＞T5負(fù)波，但經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)比較，兩側(cè)T5和T6部位的N210波幅無(wú)顯著性意義(正性、中性及負(fù)性P值分別為0.120、0.171及0.272)。 (3)統(tǒng)計(jì)

10、參數(shù)映像結(jié)果表明：顯著表情效應(yīng)分別出現(xiàn)于右枕區(qū)(120-140ms)，雙側(cè)額及右側(cè)頂枕顳區(qū)(140-160ms)，額頂區(qū)和廣泛頭皮(180-280ms)、以及額頂區(qū)(320-360ms)；顯著方位效應(yīng)出現(xiàn)于額頂枕區(qū)(80-160ms)、額頂枕顳區(qū)(180-260ms)、枕顳區(qū)(280-320ms)，額頂區(qū)(340-360ms)；表情與方位因素的顯著交互效應(yīng)出現(xiàn)于左側(cè)額區(qū)和枕區(qū)(320-380ms)。 結(jié)論：(1)采用不同表情、方

11、位面孔圖片誘發(fā)ERP是常用的研究范式，本研究應(yīng)用時(shí)空模式分析直觀(guān)形象地展示面孔識(shí)別過(guò)程，提示面孔識(shí)別的表情和方位效應(yīng)均涉及廣泛的腦區(qū)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)演化過(guò)程。 (2)本研究在雙側(cè)枕顳部引出N210，其波幅雙側(cè)枕后基本對(duì)稱(chēng)，但雙側(cè)顳后不對(duì)稱(chēng)，右側(cè)顳后波幅較左側(cè)大，根據(jù)N210的頭皮分布特點(diǎn)可以判斷它對(duì)應(yīng)于文獻(xiàn)中描述的N170，其較大的潛伏期可能與運(yùn)用的簡(jiǎn)筆畫(huà)圖片有關(guān)。 (3)正常青年人在簡(jiǎn)筆畫(huà)面孔表情識(shí)別過(guò)程中雖然左右半球顯示

12、出不對(duì)稱(chēng)性，但不具有明顯的右半球優(yōu)勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)二面孔表情識(shí)別事件相關(guān)電位的性別效應(yīng) 目的：考察面孔表情加工對(duì)應(yīng)的事件相關(guān)電位時(shí)空模式的性別差異。 方法：采用正性、中性、負(fù)性三種面孔表情簡(jiǎn)筆畫(huà)圖片為刺激，31名受試者(男18例，女13例，年齡18-35歲)執(zhí)行隱含面孔表情識(shí)別任務(wù)，用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)不同性別組表情面孔識(shí)別的平均反應(yīng)時(shí)間和正確率進(jìn)行成組t檢驗(yàn)比較。ERP數(shù)據(jù)處理我們首先利用各個(gè)受試者的正性和

13、負(fù)性表情對(duì)應(yīng)的ERP分別減去其中性表情的波形，獲得ERP情緒差異波(“情緒波”)；然后分別對(duì)正性和負(fù)性情緒波進(jìn)行性別之間的統(tǒng)計(jì)比較，利用統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像(statisticalparametricmapping，SPM)呈現(xiàn)成組t檢驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)同一性別組內(nèi)三種面孔表情對(duì)應(yīng)T5、T6處N170(對(duì)應(yīng)于文獻(xiàn)中的N170)潛伏期和波幅進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)以比較其異同。 結(jié)論：不同性別間對(duì)面孔表情的神經(jīng)加工存在差異，

14、女性N210左半球加工速度遲于右半球，在對(duì)面孔表情加工的研究中，應(yīng)考慮被試的性別。 實(shí)驗(yàn)三面孔表情識(shí)別腦加工成分N170的年齡效應(yīng) 目的：考察面孔表情加工對(duì)應(yīng)的事件相關(guān)電位N210的年齡差異，判斷N210是否具有右半球優(yōu)勢(shì)。 方法：采用正性、中性、負(fù)性三種表情面孔的簡(jiǎn)筆畫(huà)圖片作為刺激物，用事件相關(guān)電位記錄儀記錄13名青年受試者(男9名，女4名，年齡21-30)歲，)和13名中老年受試者13名(男8名，女5名，年齡

15、40-65歲)，執(zhí)行表情面孔隱含識(shí)別的ERP，SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)不同年齡組表情面孔識(shí)別的平均反應(yīng)時(shí)間和正確率進(jìn)行成組t檢驗(yàn)比較，成組t檢驗(yàn)比較不同年齡組N210的潛伏期和波幅的差異；配對(duì)t檢驗(yàn)比較了同年齡組內(nèi)N210在T5、T6處的潛伏期和波幅的異同。 結(jié)論：對(duì)不同表情面孔的簡(jiǎn)筆畫(huà)圖片識(shí)別，成年人N210波幅及潛伏期不受年齡的影響，表明成年人在65歲以前隨年齡的增加在面孔加工的結(jié)構(gòu)編碼階段與青年人尚無(wú)顯著的差別。在面孔

16、表情識(shí)別過(guò)程中雖然左右半球顯示出不對(duì)稱(chēng)性，但不具有明顯的右半球優(yōu)勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)四腦卒中患者面孔表情識(shí)別的神經(jīng)電生理機(jī)制 目的：采用簡(jiǎn)筆畫(huà)表情面孔識(shí)別和ERP結(jié)合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，探討了探討腦卒中患者表情面孔識(shí)別加工能力是否下降及其可能的神經(jīng)電生理機(jī)制。 方法：采用簡(jiǎn)筆畫(huà)正性、中性、負(fù)性表情面孔圖片作為刺激物，用事件相關(guān)電位記錄儀記錄25例正常人(男15例，女10例，年齡37-79歲)和19例腦卒中患者(男12例，女7例，年

17、齡35-72歲)表情面孔隱含識(shí)別的任務(wù)，用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)兩組表情面孔識(shí)別的平均反應(yīng)時(shí)間和正確率進(jìn)行成組t檢驗(yàn)比較，ERP數(shù)據(jù)運(yùn)用采用統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像t檢驗(yàn)數(shù)值呈現(xiàn)。 結(jié)論：(1)結(jié)合本研究面孔表情的刺激任務(wù)，我們認(rèn)為面孔識(shí)別的腦加工成分N210/N170可能不是一個(gè)單獨(dú)的加工單元，而是面孔結(jié)構(gòu)編碼及至少在部分上是性別、種族和表情等加工的混合產(chǎn)物。(2)本研究采用簡(jiǎn)筆畫(huà)表情面孔識(shí)別和ERP結(jié)合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，表明無(wú)論缺血性或