汽車搜索作業(yè)對層次內(nèi)n

汽車搜索作業(yè)對層次內(nèi)n

1面孔識別非生物技術(shù)面部是一種獨特的刺激，可以提供豐富的社會信息，如性別、年齡、種族或情感狀態(tài)。面孔是復(fù)雜的、多維的，然而人類在面孔識別方面具有很高的技能，可以在幾百毫秒內(nèi)輕易完成這一過程。研究者投入了大量努力以揭示面孔加工的功能機制和神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)。面孔識別與物體識別都是人類社會生活中的重要功能，兩者之間是否有著相同的腦機制，是否存在獨立的面孔加工系統(tǒng)與一般物體加工系統(tǒng)，這些是長期以來存有爭議的問題。有關(guān)面孔加工系統(tǒng)特異性的較早證據(jù)，來自腦損傷病人所表現(xiàn)出的特異性面孔失認癥（prosopagnosia）。這類患者通常在腹側(cè)枕顳皮層受到損傷，不能識別任何熟悉的面孔，但物體識別功能卻相對完好。對猴腦的單細胞記錄發(fā)現(xiàn)，顳下回皮層（inferiortemporalcortex）存在一種神經(jīng)元，對面孔有著強烈的反應(yīng)而對非面孔刺激表現(xiàn)出微弱反應(yīng)或不反應(yīng)，研究者把這些神經(jīng)元叫做面孔神經(jīng)元。此外，PET和fMRI研究還發(fā)現(xiàn)人類大腦皮層上存在某些區(qū)域?qū)ｉT負責(zé)面孔加工。同一般物體相比，面孔在大腦梭狀回引起更大的激活。研究者將該區(qū)域稱為梭狀回面孔區(qū)（fusiformfacearea，簡稱FFA），認為它專門負責(zé)面孔識別。在面孔識別的ERP研究中，發(fā)現(xiàn)面孔刺激呈現(xiàn)后150到180ms之間產(chǎn)生一個負波，在170ms左右達到波峰（N170），它的波幅總是比以同等方式呈現(xiàn)的其他刺激（如鳥、家具、手、汽車、花和蝴蝶等）引起的波幅大得多，而物體之間的N170波幅差異通常很小并且缺乏一致性。面孔和其他物體之間的這種N170差異被稱作N170面孔特異性效應(yīng)，認為它反映了面孔加工的特異性神經(jīng)機制。此外研究還發(fā)現(xiàn)面孔特異性N170分布于枕顳皮層區(qū)域，而且具有右半球優(yōu)勢。有人認為，面孔之所以引起不同于物體的N170，是因為人們對它賦予了更多的注意，或者由于面孔與其他物體所處的加工水平不同。本研究采用事件相關(guān)電位技術(shù)，通過兩個實驗比較面孔N170與其他物體在相應(yīng)潛伏期引起負波的差異，比較其他物體之間是否存在類似的差異，檢驗了面孔加工特異性效應(yīng)。第一個實驗中，被試執(zhí)行汽車搜索作業(yè)，向被試呈現(xiàn)人類面孔、鳥、汽車和椅子這四類刺激，要求被試發(fā)現(xiàn)汽車照片時按鍵，對其他刺激不作反應(yīng)。由于汽車在實驗中處于靶刺激的地位，它所引起的ERP波形中可能會包含靶效應(yīng)。為了檢驗是否存在這種效應(yīng)，設(shè)計了第二種實驗條件，在此實驗中，呈現(xiàn)的刺激類型與前面相同，要求被試執(zhí)行分類判斷作業(yè)，即判斷哪些刺激屬于生物，哪些刺激屬于非生物。在這個任務(wù)中，汽車與其余刺激受到的注意程度是相同的。這兩個實驗所采用的被試相同，對實驗順序進行了平衡。2實驗12.1方法2.1.1被試和誤試行為在校大學(xué)生20名（男女各半），年齡在19～25歲之間，平均年齡為22.4歲。這些被試身體健康，視力正?；虺C正視力正常，右利手，無神經(jīng)損傷史，實驗后獲取少量報酬。其中3名被試的信噪比較差，還有1名被試操作失誤，因此在實驗結(jié)果中將其數(shù)據(jù)剔除出去。最后剩下16名有效被試（7男9女）。2.1.2照片的密度、比例采用四種照片為刺激，具體如下：人類面孔、鳥、汽車和椅子照片各70張，其中人類面孔的角度為正面，男女各半，表情為中性，面部無明顯標志（如胡須、眼鏡、皮膚痣等）。所有照片采用灰階模式，以統(tǒng)一的白色為背景，經(jīng)PHOTOSHOP處理后達到分辨率、明暗、對比度等一致。各類刺激照片的高度尺寸相同，垂直視角為3.9°。物體在背景框中所占的比例近似。2.1.3汽車照片的測試實驗采用單因素重復(fù)測量設(shè)計，因素為刺激類型，分別為人類面孔、鳥、汽車和椅子的照片。以N170的波幅和潛伏期為因變量指標。實驗任務(wù)為汽車搜索作業(yè)：向被試呈現(xiàn)上述四類刺激，要求被試發(fā)現(xiàn)汽車照片時用右手按鍵，對其它刺激不作反應(yīng)。以隨機順序向被試呈現(xiàn)280張照片，每類刺激70張。2.1.4視覺刺激的呈現(xiàn)實驗在燈光較暗并且隔音的電磁屏蔽室進行，被試坐在一張舒適的椅子里，前面1.2米處是一個電腦顯示器，與眼睛水平。每項任務(wù)開始之前，屏幕上出現(xiàn)指導(dǎo)語，主試對被試朗讀指導(dǎo)語，隨后讓被試進行短暫的練習(xí)，以確定被試明白實驗要求。實驗中，每個刺激呈現(xiàn)之前，屏幕上首先出現(xiàn)一個白色“十”注視點，要求被試盯著注視點并盡量減少眼睛的活動，這個注視點的呈現(xiàn)時間為450～550ms不等。隨后出現(xiàn)一個刺激，如果這時需要被試按鍵反應(yīng)，則按鍵后刺激消失；被試在1500ms內(nèi)沒有做出反應(yīng)，刺激也會自行消失；如果被試不需要對這個刺激反應(yīng)，刺激將呈現(xiàn)600ms后自動消失。刺激消失后屏幕上立刻又出現(xiàn)白色注視點，依此類推?？紤]到這種視覺刺激很容易引起被試的眼睛疲勞，將每一類任務(wù)分為兩段進行，每段呈現(xiàn)140張照片，兩段之間有一個間歇，使被試能夠適當(dāng)放松一下眼睛，間歇的時間長短由被試自己決定。實驗過程大概需要8分鐘。2.1.5地層電池特性分析實驗采用NEUROSCAN公司生產(chǎn)的腦電系統(tǒng)。被試者戴64導(dǎo)QuickCap電極帽記錄腦電，導(dǎo)聯(lián)方法采用國際10～20系統(tǒng)。參考電極位于雙側(cè)乳突連線，前額發(fā)際下1cm處接地，同時在眼眶周圍記錄垂直眼電，將水平眼電轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O導(dǎo)聯(lián)記錄鼻尖處電位。模擬濾波帶通為0.05～70Hz，采樣率為500Hz，頭皮電阻小于10kΩ。分析時程為刺激呈現(xiàn)后800ms，基線為刺激前100ms。離線矯正眨眼等偽跡。波幅大于±80μV者視為偽跡被剔除。2.2實驗結(jié)果的統(tǒng)計與分析本研究僅對ERP數(shù)據(jù)進行分析。以往研究表明，參考電極的選取對不同ERP成分有不同的影響，例如，當(dāng)使用一般平均參考（commonaveragereference）時，通常可在FPz記錄到的經(jīng)典P300或P3b波就變成了一個負走向的波，而以乳突位置做參考電極時則會記錄為正走向的波。有人認為，面孔引起的腦電反應(yīng)在顳葉后部最大，因此如果以耳后乳突作為參考電極，會減少觀察到的效果。為此本研究采取了一定方法進行參考電極的轉(zhuǎn)換。前面述及在數(shù)據(jù)采集的過程中使用耳后乳突連線為參考電極，同時將雙極導(dǎo)聯(lián)的水平眼電轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O導(dǎo)聯(lián)記錄鼻尖處電位。離線分析時，通過腦電數(shù)據(jù)處理軟件Edit的LDR轉(zhuǎn)換功能，使所有頭皮電極與鼻尖處電極相減（VEOG除外），從而獲得以鼻尖為參考的腦電數(shù)據(jù)。對采集到的腦電進行分類疊加（疊加次數(shù)不少于60次），得出對應(yīng)于實驗中4種處理的平均波形。從下面的總平均圖可以看到（見圖1），面孔在頭皮后部的雙側(cè)顳葉引起明顯的N170，大于其它刺激在相應(yīng)時段引起的負波，左、右半球的波幅似乎沒有明顯差異。在本實驗中，汽車作為靶刺激，導(dǎo)致相應(yīng)時段負波波幅的增大，幾乎與面孔N170接近，明顯大于鳥和椅子引起的相應(yīng)負波。根據(jù)前人經(jīng)驗與本實驗的目的，選取P3/4、P7/8、PO3/4及PO7/8這8個電極進行統(tǒng)計分析。由于本實驗旨在考察以N170為生理指標的面孔加工特異性，因此僅對130ms～200ms內(nèi)的負波進行分析。統(tǒng)計分析中的波幅取峰—峰值，潛伏期取峰潛時。首先對N170的波幅進行刺激類型（4）×半球（2）×電極位置（4）的三因素重復(fù)測量的方差分析。結(jié)果表明，刺激類型效應(yīng)顯著，F(xiàn)(3,45）=23.274,p<0.05（面孔：M=17.25μV,SD=1.30μV；汽車：M=13.64μV,SD=0.88μV；鳥：M=11.33μV,SD=0.94μV；椅子：M=11.44μV,SD=0.86μV）。面孔引起的N170顯著大于汽車、鳥和椅子引起的N170。汽車引起的N170顯著大于鳥和椅子引起的N170。此外，還發(fā)現(xiàn)顯著的電極位置效應(yīng)，F(xiàn)(3,45）=12.922,p<0.05(PO7/8:M=15.65μV,SD=0.97μV;PO3/4:M=13.18μV,SD=1.01μV;P7/8:M=12.33μV,SD=0.67μV;P3/4:M=12.49μV,SD=1.02μV）。LSD分析表明，這種效應(yīng)反映了在PO7、PO8位置的負成分具有比在其它位置更大的波幅。對N170的峰潛時進行三因素重復(fù)測量的方差分析，因素分別為刺激類型、半球和電極位置。分析結(jié)果表明，刺激類型效應(yīng)不顯著，F(xiàn)(3,45）=1.475,p>0.05，面孔、汽車、鳥和椅子這四類刺激引起的N170潛伏期沒有顯著差異。半球效應(yīng)不顯著，F(xiàn)(1,15）=3.062,p>0.05。電極位置效應(yīng)達到顯著水平，F(xiàn)(3,45）=7.958,p<0.001(PO7/8:M=165.37ms,SD=2.95ms;PO3/4:M=158.22ms,SD=3.32ms;P7/8:M=163.90ms,SD=2.45ms;P34:M=158.28ms,SD=2.33ms）。刺激類型與電極位置的交互作用顯著，F(xiàn)(9,135）=3.603,p<0.05。表現(xiàn)為汽車、鳥和椅子引起的N170在PO3/4、PO7/8這幾個電極位置的潛伏期顯著長于面孔N170的潛伏期。3實驗23.1方法3.1.1測試對象與參加實驗一的被試相同。3.1.2實驗材料所采用的刺激類型和數(shù)量與實驗一相同，對刺激材料的處理方式也相同，只是具體的圖片不重復(fù)。3.1.3被試分類和作業(yè)過程實驗采用單因素重復(fù)測量設(shè)計，因素為刺激類型，分別為人類面孔、鳥、汽車和椅子。以N170的波幅和潛伏期為因變量指標。實驗任務(wù)為分類判斷作業(yè)：要求被試判斷呈現(xiàn)的刺激屬于生物還是屬于非生物。如果是生物就按左鍵進行反應(yīng)，如果是非生物按右鍵反應(yīng)。以隨機順序向被試呈現(xiàn)刺激。此外，實驗步驟和腦電記錄中的參數(shù)設(shè)置與實驗一相同。3.2地面和網(wǎng)絡(luò)刺激試驗從總平均圖可以看出（見圖2），面孔在頭皮后部雙側(cè)顳葉引起明顯的N170，大于其它刺激在相應(yīng)時段引起的負波，左、右半球的波幅沒有明顯差異。此外，與實驗一不同的是，汽車引起的N170接近鳥、椅子引起的N170。對N170的波幅進行刺激類型（4）×半球（2）×電極位置（4）的三因素重復(fù)測量的方差分析。刺激類型效應(yīng)顯著，F(xiàn)(3,45）=30.798,p<0.05（面孔：M=17.79μV,SD=1.29μV；汽車：M=13.39μV,SD=1.31μV；鳥：M=10.80μV,SD=1.03μV；椅子：M=12.01μV,SD=1.14μV）。面孔引起的N170顯著大于汽車、鳥和椅子引起的N170。半球效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1,15）=4.728,p<0.05（右半球：M=12.92μV,SD=1.22μV；左關(guān)球：M=14.08μV,SD=1.04μV）。電極位置效應(yīng)顯著，F(xiàn)(3,45）=14.907,p<0.05(PO7/8:M=16.08μV,SD=1.29μV;PO3/4:M=13.10μV,SD=1.27μV;P7/8:M=12.30μV,SD=0.85μV;P3/4:M=12.50μV,SD=1.22μV）。LSD分析表明，這種效應(yīng)反映了在PO7、PO8位置的負成分具有比在其它位置更大的波幅。對N170的峰潛時進行同樣的三因素重復(fù)測量的方差分析。分析結(jié)果表明，刺激類型效應(yīng)不顯著，F(xiàn)(3,45）=1.251,p>0.05，面孔、汽車、鳥和椅子這四類刺激引起的N170潛伏期沒有顯著差異。半球效應(yīng)顯著，F(xiàn)(1,15）=8.016,p<0.05，右半球的N170潛伏期顯著長于左半球（右半球：M=161.01ms,SD=2.38ms；左關(guān)球：M=158.41ms,SD=2.20ms）。電極位置效應(yīng)達到顯著水平，F(xiàn)(345）=8.788,p<0.01(PO7/8:M=162.64ms,SD=2.71ms;PO3/4:M=156.44ms,SD=3.01ms;P7/8:M=163.25ms,SD=2.22ms;P3/4:M=156.52ms,SD=1.90ms）。刺激類型與電極位置的交互作用顯著，F(xiàn)(9,135）=2.59,p<0.05。表現(xiàn)為汽車、鳥和椅子引起的N170在PO3/4、PO7/8這幾個電極位置的潛伏期顯著長于面孔N170的潛伏期。4汽車搜索作業(yè)分類判斷作業(yè)對比在汽車搜索作業(yè)中，由于汽車是預(yù)先規(guī)定的靶刺激，被試在實驗中會對汽車分配更多的注意，因此汽車引起的N170顯著大于鳥和椅子誘發(fā)的N170。在分類判斷作業(yè)中，對所有刺激分配的注意應(yīng)當(dāng)是相等的，并且對所有刺激的加工水平也應(yīng)相同。但實驗結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)汽車N170顯著大于鳥刺激引起的N170。由于在實驗中，一部分被試首先進行了汽車搜索作業(yè)，再執(zhí)行分類判斷作業(yè)，所以這種現(xiàn)象也許是殘留的靶效應(yīng)引起的。為了檢驗這一假設(shè)，將分類判斷條件下的ERPs數(shù)據(jù)按首先進行汽車搜索作業(yè)的被試（9人）和首先進行分類判斷作業(yè)的被試（7人）分別疊加得到對應(yīng)這兩種情況的總平均圖（見圖3）。從圖中可以看出，對于首先進行汽車搜索作業(yè)的被試，汽車引起的ERP波形與汽車搜索條件下的相應(yīng)圖形近似。對于首先進行分類判斷作業(yè)的被試，汽車引起的ERP波形與鳥和椅子引起的比較接近，與汽車搜索條件下的圖形截然不同。進一步的統(tǒng)計分析也證明了上述判斷，對于首先進行分類判斷作業(yè)的被試，刺激類型的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(3,18）=11.686,p<0.001（面孔：M=15.27μV,SD=1.62μV；汽車：M=10.15μV,SD=1.60μV；鳥：M=8.88μV,SD=1.89μV；椅子：M=9.70μV,SD=1.53μV）。進一步的LSD多重比較分析表明，人面N170顯著大于汽車、鳥及椅子引起的N170，其余三類刺激之間的N170差異不顯著（分別為p=0.34,p=0.634,p=0.46）。在首先進行汽車搜索作業(yè)的被試中發(fā)現(xiàn)，刺激類型的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)(3,24）=19.478,p<0.001（面孔：M=19.76μV,SD=1.70μV；汽車：M=15.92μV,SD=1.57μV；鳥：M=12.30μV,SD=0.92μV；椅子：M=13.82μV,SD=1.42μV）。LSD多重比較分析顯示，人面N170顯著大于汽車、鳥及椅子引起的N170，汽車N170與椅子N170的差異未達到顯著水平（p=0.104），但顯著大于鳥N170(p=0.013），這個分析結(jié)果與整個分類判斷作業(yè)的統(tǒng)計結(jié)果一致。由此說明，分類判斷作業(yè)中的“汽車效應(yīng)”完全是由實驗任務(wù)的順序作用引起的。5實驗操作需要進一步驗證本研究的目的旨在檢驗視覺刺激中面孔加工的特異性。在實驗一和實驗二中，面孔在雙側(cè)顳葉都引起了明顯的N170，它的波幅顯著大于其余三類刺激（汽車、鳥和椅子）在相應(yīng)時段引起負波的波幅，在實驗二中面孔N170顯示出右半球優(yōu)勢，這與以往的研究結(jié)果是比較一致的。此外，在以往研究中發(fā)現(xiàn)面孔N170的潛伏期要小于非面孔刺激的N170潛伏期，在本研究中對潛伏期的檢驗并沒有發(fā)現(xiàn)刺激類型主效應(yīng)，但發(fā)現(xiàn)刺激類型與電極位置存在交互作用。并且以往研究在發(fā)現(xiàn)雙側(cè)顳葉面孔N170的同時，還在同一時段發(fā)現(xiàn)頭皮中線位置有增強的正波，稱為P170。有人認為P170與兩側(cè)N170由同一腦內(nèi)源引起，P170是N170在頭皮中部的反向?qū)?yīng)物，面孔誘發(fā)的P170總是比物體誘發(fā)的大。而本研究并沒有發(fā)現(xiàn)頭皮中線位置有增強的P170。引起這些差異的原因也許是因為在本研究中存在一些方法學(xué)上的不同。前面已經(jīng)提到，在實驗的數(shù)據(jù)記錄過程中，最初以耳后乳突連線為參考電極，同時將水平眼電轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O導(dǎo)聯(lián)記錄鼻尖處電位。由于面孔N170通常在靠近乳突的位置最大，以耳后乳突連線為參考電極的作法可能會降低N170效應(yīng)，因此在離線后的數(shù)據(jù)分析中，通過LDR轉(zhuǎn)換，使所有電極（垂直眼電除外）以鼻尖處電位為參考。此外，由于本研究采用的是中國被試，因此不能排除存在中西方的被試差異。目前國內(nèi)只有彭小虎曾在兩年前以中國大學(xué)生為被試進行過N170的ERPs研究，但他在這次實驗的腦電記錄過程中使用雙側(cè)乳突連線做為參考電極，最終得出的實驗結(jié)果是一半被試有N170，另一半被試沒有N170。因此，雖然彭小虎的研究也是采用中國大學(xué)生作為被試，可是研究方法上略有差異，使兩個研究之間沒有太大的可比性。由于大腦活動的測量指標具有相對易變的特性，即使在諸多研究中保持實驗參數(shù)的恒定，也很可能會得到不同的實驗結(jié)果?；谶@一現(xiàn)