精神分裂症患者的视觉扫描：他们具有面孔识别障碍么？

1、.蒇羇肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅莅蚁螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿肈蒈螄袈膀芁螀袇莃蒇蚆袇肂莀薂袆膅薅蒈袅芇莈螇袄羇薃蚃羃聿莆薈羂膁薂蒄羁芄莄袃羁肃膇蝿羀膆蒃蚅罿芈芆薁羈羇蒁蒇羇肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅莅蚁螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿肈蒈螄袈膀芁螀袇莃蒇蚆袇肂莀薂袆膅薅蒈袅芇莈螇袄羇薃蚃羃聿莆薈羂膁薂蒄羁芄莄袃羁肃膇蝿羀膆蒃蚅罿芈芆薁羈羇蒁蒇羇肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅

2、莅蚁螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿肈蒈螄袈膀芁螀袇莃蒇蚆袇肂莀薂袆膅薅蒈袅芇莈螇袄羇薃蚃羃聿莆薈羂膁薂蒄羁芄莄袃羁肃膇蝿羀膆蒃蚅罿芈芆薁羈羇蒁蒇羇肀芄螆肆膂葿蚂肅芄节薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肃艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅莅蚁螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃 精神分裂症患者的视觉扫描：他们具有面孔识别障碍么？摘要 大量证据表明，精神分裂症患者具有面孔加工障碍。我们假设这种障碍是由面孔视觉扫描障碍造成的。我们考察了这种面部识别的特殊障碍及他们在三个主要症状维度上的关系。在实验中，一种红外眼角膜反射技术用来记录63名精神分裂症患者及作为控制组的60名非精神

3、分裂患者的视觉扫描数据。被试要观看非模糊（可辨认的）和模糊（不可辨认的）面孔，同时要从7张图片（实验1）或者是3张（实验2）中选择之前看过的面孔。两组被试都不能精确识别模糊面孔，但是精神分裂患者相比控制组被试，在难度更高的条件下成绩更差。在各种面孔识别中，精神分裂患者维持了一个相对”受约束“的扫面风格，但是扫面差异在非模糊面孔中最为显著。对非模糊面孔的凝视差异分析表明，不像控制组被试，精神分裂患者并没有把他们的凝视点停留于具有显著特征的面孔上。扫描障碍与症状维度只有极小的联系。这些结果表明精神分裂个体具有特别的面孔视觉扫描障碍，这在对复杂物体加工的功能性障碍中是一种截然不同的症状。1.引言 在

4、社交中，面部识别是一项重要的能力，对精神分裂症患者面部识别障碍的研究可以为为什么精神分裂症患者经常报告说他们有社交困难提供线索。 大量的研究显示，精神分裂症患者在面部加工的诸多方面，比如说识别，辨别熟悉面孔，和判断诸如年龄等特征上存在障碍。Frith et al.发现精神分裂症患者在面部加工方面具有特殊障碍（他们并没有对于普通的复杂刺激加工的障碍），这种障碍使他们没有能力整合包含了情感评估或是社会含义的信息。 该研究提出：为了有效的识别面孔，人们会所采用一些三维加工策略，而精神分裂症患者在使用这种策略时存在障碍。最为直接的，真时性的评估这些加工策略的方法是记录视觉扫描。扫描是个体在加工复杂刺激

5、时的一种眼动参数。凝视期同样能为更加详细的加工过程提供信息。在面部识别任务中，普通被试的视觉扫描具有规律性，凝视集中于主要的面部特征。凝视停留在面部特征上的面积取决于执行该任务需要多少详细的信息。Walker-Smithetal.的视觉扫描模型和强调面部加工具有整体及局部信息交互作用的认识模型具有一致性。 我们组发现精神分裂症患者在持续观看面部特征时凝视相对减少，并且在总体上凝视期更短。PhillipsandDavid也发现了类似结论。 该研究在三个方面拓展了之前精神分裂症患者的面部视觉扫描的研究。我们研究了与他们识别面孔的特殊性相关的扫描混乱，他们在三个主要症状维度上的关系，以及同时进行面孔

6、再认任务对他们的影响。（创新点） 神经成像证据表明，面部加工至少部分取决于特殊的神经网络的激活。我们通过呈现非模糊的和模糊的（作为控制条件）面孔刺激来考察神经分裂者患者是否具有不同的面孔扫描障碍。 我们通过控制图像的空间分辨率来制作模糊或非模糊的面孔刺激。 因子分析表明精神分裂症的积极和消极的症状由三个独立的维度组成。这些维度在神经心理和脑成像领域上都能被区分开来。这说明它们具有病理生理学上的差异。我们使用因子分析的方法探索对于非模糊和模糊面部刺激的不同视觉扫描障碍是否与不同的症状维度有关。之前的扫描研究（使用面部表情，简单的几何图片和复杂的图片刺激）已考察了正性和负性症状。这些研究发现，正性

7、症状和”密集“的扫描策略有关，而负性症状和”约束“的扫描策略有关并且具有更长的凝视期。这两种异常的扫描策略都能够减少对特征区域的注视，这些特征区域展示了精神分裂患者对妄想和平面的正性和负性症状。少有数据涉及上述症状是否导致了不同的扫描参数。 在之前关于中性面孔的扫描研究中，精神分裂症患者面孔认识任务的正确率不差于控制组。然而，限制选择任务可能过于简单，无法得出组间存在差异的结论。就算是具有扫描障碍，精神分裂症患者仍然能收集足够的信息从而做出简单的关于面孔的结论。在这项研究中，我们在两种条件下评估面孔识别，低限制组（7个选择）和高限制组（3个选择）。 尽管两个组的被试在非模糊和模糊的面孔识别时采

8、用不同的扫视策略，但是精神分裂症患者相对来说应该对非模糊面孔的扫视具有更大障碍。并且他们在低限制条件下的识别正确率应该低于控制组。我们进一步假设使用因子分析方法能够解释不同的复杂的正性和负性症状与扫视策略障碍的关系 2.方法 2.1被试 实验招集了63名精神分裂症患者，并且还有60名非精神病人作为控制组被试。精神分裂组有43名男性，20名女性，平均年龄34岁（标准差7.8年），平均病史11.8年（标准差7.5年，年龄差异从1到32年）。控制组被试有17名男性和43名女性，平均年龄25.7岁（标准差10.7岁）精神分裂症患者和控制组被试年龄差异显著t(121)=4.94, p<0.0001

9、,但是受正规教育年龄差异不显著educationt(121)=1.29, p=0.21。 2.2仪器和刺激 从标准的彩色照片中选出两张”中性情绪“的面孔刺激（一男一女），它们具有较高的内部一致性。 两张图片的退化版本使用马赛克过滤技术来制造”图像块“，每个图像块的表现度（亮度）等于原图片相同部位的表现度。Harmon发现正常个体对打了图像块的面孔识别处在概率水平。因为高频率的表现率非常小，所以平衡了在每个图像块中原先面孔”信号“的表现度，而这些表现度都有低通滤波效应。（过滤高频的信息）。保持的低频，集中的信息能 够被显著的再认。然而，由图像块导致的更高级别的”噪音“频率遮盖了这种低频率的信号，

10、阻碍了对集中信息的认知。 Harmon提出图像块边缘的遮盖是导致噪音频率的可能性。 每种图片高450像素，宽320像素，并且具有标准的水平视角11度，垂直视角15度观测距离60厘米。 采用CEDRICMarkII眼动系统记录视觉扫描，并且更换了高空间分辨率的VGA，并将其与一台IBM486SX笔记本电脑和一个用来观察眼动的录像机相连。视觉仪器分别由一个红外线的和一个低光的摄像机组成，两个设备都位于被试的右眼。红外光线造成的视网膜和眼角膜的反射每隔50ms就由摄像机记录，以便获得被试的记录点信息（分辨率误差小于0.5） 2.3步骤 被试坐在齿椅上以便最大限度地限制头部运动。实验前先进行眼睛注视点

11、校正。我们小组编写的软件确保实验刺激只在被试对屏幕中央呈现的星号点1000ms后出现，因此就能控制视网膜的初始注视方位。八种刺激(两种空间分辨率，两种性别，两种展现方式)的呈现顺序在被试内随机。每个刺激呈现10s。 被试被要求观看出现在屏幕中的每张面孔，同时立即记录每个第八次扫视，并评估两种不同选择条件下刺激识别的正确率。首次展现非模糊和模糊面孔时，被试需要从七张相似的图片中选择一张与刺激相匹配的图片（所有图片均为非模糊的）。到了第二次展示时，被试需要仅从三张图片里选一张。2.4.数据分析 排除不具有完整追踪的扫描数据。在有效的扫描中，凝视（fixation）被定义为一个连续的的注视，视域为1

12、度，持续200ms或更多."过压屏幕"的注视和持续2000ms或更长的外露凝视在分析前被排除。15个精神分裂症患者丢失了第一或是第二种呈现面部刺激的数据，他们中的四个丢失了使用两种呈现方式的清晰面孔数据，一个人丢失了两种呈现方式的模糊面孔数据。两个控制组被试丢失了第一种或第二种刺激数据，但是没有人丢失两种呈现现方式的数据。 即时扫描参数包括凝视时间，总凝视时间和总凝视次数。空间参数为两个凝视之间的中间距离，行扫视长度和凝视扫描长度。采用Latimer算法来计算时空指数（index）.对eyes(1.5×1.5°.),nose(1.5×1.0&#

13、176;)and mouth(1.5×2.0°)区域进行族群分析，在特征区域（眼，鼻，嘴）和非特征区域（其他面部区域）中，凝视点数量和凝视时间信息将被收集。随即计算特征区凝视点数量的”特征指数“与非特征区域的差异，其值在-1.00到1.00之间（负值表明非特征区域有相对更多的凝视点，正直则相反，若为0则表明特征和非特征是无联系的。同时还计算特征和非特征区域的凝视时间。 识别任务的数据采用独立样本t检验。 每个扫描参数的主分析采用混合设计的重复测量多维方差分析，被试间因子是分组（精神分裂组和控制组），刺激（清晰，模糊）为被试内因子。为了确保行为任务对视觉扫描没有不同的影响，任

14、务（三张对七张）在初步的多维方差分析中作为第二个被试内因子。事后检验采用受保护的t检验，使用ANCOVA（变数分析）来检验性别和年龄是否会显著影响组间差异。 每组中扫描参数和任务正确率的关系使用Pearsonsproduct moment correlation analysis考察？ 相关分析在精神分裂症患者组中也用来考察扫描参数和临床数据（症状、药物和持续时间）的关系。症状维度通过对PANSS进行源成分分析获得。 3.结果 3.1正确率 精神病患者的平均正确率在七选一的模糊面孔识别任务中显著低于控制组t(121=4.4, p<0.0001，但在三选一任务中显著提高t（62)=3.9,

15、 p<0.0001。对于清晰面孔，控制组被试在三选一条件下正确率显著提高t(59)=2.4, p<0.05 3.2 首次MANOVAs没有发现任何显著的与任务类型有关的交互效应，而且任务的主效应中，只有中间凝视时间median xation duration和中间凝视长度median xation length差异显著。因为缺乏任务效应（最重要的是缺乏任何显著的组间任务效应），我们在中心MANOVA中剔除任务因子。值得一提的是，探测组间交互效应的效力在首测时最大值为0.37，在主测量中却增加为0.92. 显著的刺激类型主效应表明，相对与模糊，所有被试在识别清晰面孔时具有更少或更短的

16、凝视，但是所有被试在特征区域有更多的凝视数量和更长的总持续时间。当忽略刺激类型，显著的组效应表明精神分裂症患者具有更少的和更长的凝视数量/时间相对于控制组。他们还有更短的凝视点距离和更短的总扫描距离，并且有在特征区域有相对更少的凝视。对组与刺激的交互效应做受保护的t检验（protected t test），结果表明精神分裂症患者对于清晰面孔的凝视数量和时间要显著低于和短于控制组。同样的，他们在显著特征的凝视点，相应的都在数量和持续时间的比列上显著的低。相似地，精神病患者在识别模糊面孔时凝视更少，但是与控制组被试在分配凝视点给特征或非特征面孔时没有显著差异。模糊和清晰面孔的总凝视时间没有显著的组

17、间差异。 3.3 由于因子间相关性很小，所以在对正性和负性症状（PositiveandNegativeSyndrome）进行主成分分析时，使用最大方差旋转法（varimax rotation），它还可以产生最简单的因子结构。三种成分的本征值大于1 eigenvalues >1emerged 它们在一起能解释71%的变异（28.4%,21.6% and21.1%,respectively）。成分1被定义为负性症状decit negative symptoms 。它代表的是“精神活动贫乏”维度。成分2被定义为来自思维系乱的正性或负性的高负荷，因此反映的是“混乱”维度。第3种成分，主要被定义为

18、妄想，宏伟，偏执项目（敌意，猜疑） 和幻觉，代表了一种“现实扭曲”维度。 4.讨论 在本研究中，精神分裂症患者和控制组被试在识别模糊和清晰面孔时都展示了不同的扫描策略。然而精神分裂症个体对两种面孔刺激的扫描都相对受到了损害，这种扫描紊乱在精神分裂症患者识别清晰面孔时最为明显，这说明他们人脸识别的策略遭受了到截然不同的损害。年龄和性别变量在扫描中组间差异不显著。精神分裂症患者在具有大量选择的清晰面孔再认任务中的正确率同样低于控制组，尽管两组都不能精确再认模糊面孔。 精神分裂症患者在两种刺激识别中的扫描都显著的比控制组更加“约束”，表现为更少的凝视点，更长的中间凝视时间，更短的行和更长的凝视路径以

19、及更短的凝视点之间的距离。 尽管精神分裂患者的认知加工受到损害，但是他们和控制组一样，在识别模糊图片时比清晰图片具有更少的凝视点和更多的总凝视时间。对模糊图片注视点的减少在精神分裂症患者组尤为明显。注视点和加工信息的细节有关，这说明被试在识别模糊面孔时只能获得有限信息。该发现表明面部认知是一种更加“整体化”的特别的对复杂物体的知觉。 精神分裂组和控制组都将他们的凝视（包括凝视点数量和持续时间）集中与模糊面孔的非模糊区域。和预测一致，当精神分裂组依然在把他们的注意力纠结在模糊面部的特征和非特征区域时，控制组却使用了相反的方式。 控制组对非模糊面孔的视觉扫描策略可以用Walker-Smithet

20、al.s(1977)的眼动模型来解释。在该模型中，面部识别包括对格式塔的初始化激活（提供足够的信息去激活面孔信息），并通过直接的，集中的注意来限制特征区域，这么做是为了将面部特征的详细信息并入普遍的“面孔”框架中。正确率和特征区域的凝视面积之间的联系表明，认知任务越难，就有越多的普通被试将他们的注意集中于特征细节。 相反，精神分裂组不能将注意集中与特征区域，甚至这些区域是非模糊时也是如此，这表明他们不能形成最初的整合概念，而这种概念可能插入了特征细节。取而代之的是，他们具有一系列不正常的认知加工（减少的凝视点和更长的总凝视时间），并将不相关的面部区域（非特征的）和特征区域看成是同样显著的。这种

21、对整合丰富特征信息能力的缺乏能够解释为什么精神分裂组在多选任务时区别非模糊面孔的难度要大于少选择任务。确实，精神分裂组的正确率和特征区域上的凝视面积缺乏任何联系，这说明他们不能将注意分配给面孔识别任务需要的特征细节。 精神分裂组相对于七种选择，在只有三种选择时正确率的显著提高，这就为精神分列组和控制组相比，在被迫选择任务时的正确率比起自由判断面部表情时提高得更多提供了证据。这表明被迫选择任务集中精神分裂组的注意，使他们得以做出最优行动。相应地，另一种关于精神分裂组在低限制条件下缺乏面孔识别能力的理论是该现象反应了一种对工作记忆容量，决定策略或者选择注意的限制（不仅是一种面孔视觉扫描的特别障碍）。 药品和疾病只能解释精神分裂组扫描差异极少的变异。与期待不一致，扫描障碍和正性和负性情结症状只有极微小的联系，这表明约束风格在大部分精神病患者中是普遍的。在之前的采用了不同刺激的研究中同样发现了约束风格。混乱和扭曲现实维度在这种样式中展示了微小的分离（更长的扫描行和更短的中间凝视时间，相对而言）。更长的扫描路程被认为在密集视觉扫描和正性症状之间存在联系。对于图片刺激，这些联系的相互分离和较低的强度让进一步的解释变得困难。 综合来说，我们的发现表明，精神分裂个体具有面部视觉扫描的特殊障碍，它不同于对复