汽车搜索作业对层次内n

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1面孔识别非生物技术面部是一种独特的刺激，可以提供丰富的社会信息，如性别、年龄、种族或情感状态。面孔是复杂的、多维的，然而人类在面孔识别方面具有很高的技能，可以在几百毫秒内轻易完成这一过程。研究者投入了大量努力以揭示面孔加工的功能机制和神经解剖结构。面孔识别与物体识别都是人类社会生活中的重要功能，两者之间是否有着相同的脑机制，是否存在独立的面孔加工系统与一般物体加工系统，这些是长期以来存有争议的问题。有关面孔加工系统特异性的较早证据，来自脑损伤病人所表现出的特异性面孔失认症（prosopagnosia）。这类患者通常在腹侧枕颞皮层受到损伤，不能识别任何熟悉的面孔，但物体识别功能却相对完好。对猴脑的单细胞记录发现，颞下回皮层（inferiortemporalcortex）存在一种神经元，对面孔有着强烈的反应而对非面孔刺激表现出微弱反应或不反应，研究者把这些神经元叫做面孔神经元。此外，PET和fMRI研究还发现人类大脑皮层上存在某些区域专门负责面孔加工。同一般物体相比，面孔在大脑梭状回引起更大的激活。研究者将该区域称为梭状回面孔区（fusiformfacearea，简称FFA），认为它专门负责面孔识别。在面孔识别的ERP研究中，发现面孔刺激呈现后150到180ms之间产生一个负波，在170ms左右达到波峰（N170），它的波幅总是比以同等方式呈现的其他刺激（如鸟、家具、手、汽车、花和蝴蝶等）引起的波幅大得多，而物体之间的N170波幅差异通常很小并且缺乏一致性。面孔和其他物体之间的这种N170差异被称作N170面孔特异性效应，认为它反映了面孔加工的特异性神经机制。此外研究还发现面孔特异性N170分布于枕颞皮层区域，而且具有右半球优势。有人认为，面孔之所以引起不同于物体的N170，是因为人们对它赋予了更多的注意，或者由于面孔与其他物体所处的加工水平不同。本研究采用事件相关电位技术，通过两个实验比较面孔N170与其他物体在相应潜伏期引起负波的差异，比较其他物体之间是否存在类似的差异，检验了面孔加工特异性效应。第一个实验中，被试执行汽车搜索作业，向被试呈现人类面孔、鸟、汽车和椅子这四类刺激，要求被试发现汽车照片时按键，对其他刺激不作反应。由于汽车在实验中处于靶刺激的地位，它所引起的ERP波形中可能会包含靶效应。为了检验是否存在这种效应，设计了第二种实验条件，在此实验中，呈现的刺激类型与前面相同，要求被试执行分类判断作业，即判断哪些刺激属于生物，哪些刺激属于非生物。在这个任务中，汽车与其余刺激受到的注意程度是相同的。这两个实验所采用的被试相同，对实验顺序进行了平衡。2实验12.1方法2.1.1被试和误试行为在校大学生20名（男女各半），年龄在19～25岁之间，平均年龄为22.4岁。这些被试身体健康，视力正常或矫正视力正常，右利手，无神经损伤史，实验后获取少量报酬。其中3名被试的信噪比较差，还有1名被试操作失误，因此在实验结果中将其数据剔除出去。最后剩下16名有效被试（7男9女）。2.1.2照片的密度、比例采用四种照片为刺激，具体如下：人类面孔、鸟、汽车和椅子照片各70张，其中人类面孔的角度为正面，男女各半，表情为中性，面部无明显标志（如胡须、眼镜、皮肤痣等）。所有照片采用灰阶模式，以统一的白色为背景，经PHOTOSHOP处理后达到分辨率、明暗、对比度等一致。各类刺激照片的高度尺寸相同，垂直视角为3.9°。物体在背景框中所占的比例近似。2.1.3汽车照片的测试实验采用单因素重复测量设计，因素为刺激类型，分别为人类面孔、鸟、汽车和椅子的照片。以N170的波幅和潜伏期为因变量指标。实验任务为汽车搜索作业：向被试呈现上述四类刺激，要求被试发现汽车照片时用右手按键，对其它刺激不作反应。以随机顺序向被试呈现280张照片，每类刺激70张。2.1.4视觉刺激的呈现实验在灯光较暗并且隔音的电磁屏蔽室进行，被试坐在一张舒适的椅子里，前面1.2米处是一个电脑显示器，与眼睛水平。每项任务开始之前，屏幕上出现指导语，主试对被试朗读指导语，随后让被试进行短暂的练习，以确定被试明白实验要求。实验中，每个刺激呈现之前，屏幕上首先出现一个白色“十”注视点，要求被试盯着注视点并尽量减少眼睛的活动，这个注视点的呈现时间为450～550ms不等。随后出现一个刺激，如果这时需要被试按键反应，则按键后刺激消失；被试在1500ms内没有做出反应，刺激也会自行消失；如果被试不需要对这个刺激反应，刺激将呈现600ms后自动消失。刺激消失后屏幕上立刻又出现白色注视点，依此类推。考虑到这种视觉刺激很容易引起被试的眼睛疲劳，将每一类任务分为两段进行，每段呈现140张照片，两段之间有一个间歇，使被试能够适当放松一下眼睛，间歇的时间长短由被试自己决定。实验过程大概需要8分钟。2.1.5地层电池特性分析实验采用NEUROSCAN公司生产的脑电系统。被试者戴64导QuickCap电极帽记录脑电，导联方法采用国际10～20系统。参考电极位于双侧乳突连线，前额发际下1cm处接地，同时在眼眶周围记录垂直眼电，将水平眼电转变为单极导联记录鼻尖处电位。模拟滤波带通为0.05～70Hz，采样率为500Hz，头皮电阻小于10kΩ。分析时程为刺激呈现后800ms，基线为刺激前100ms。离线矫正眨眼等伪迹。波幅大于±80μV者视为伪迹被剔除。2.2实验结果的统计与分析本研究仅对ERP数据进行分析。以往研究表明，参考电极的选取对不同ERP成分有不同的影响，例如，当使用一般平均参考（commonaveragereference）时，通常可在FPz记录到的经典P300或P3b波就变成了一个负走向的波，而以乳突位置做参考电极时则会记录为正走向的波。有人认为，面孔引起的脑电反应在颞叶后部最大，因此如果以耳后乳突作为参考电极，会减少观察到的效果。为此本研究采取了一定方法进行参考电极的转换。前面述及在数据采集的过程中使用耳后乳突连线为参考电极，同时将双极导联的水平眼电转变为单极导联记录鼻尖处电位。离线分析时，通过脑电数据处理软件Edit的LDR转换功能，使所有头皮电极与鼻尖处电极相减（VEOG除外），从而获得以鼻尖为参考的脑电数据。对采集到的脑电进行分类叠加（叠加次数不少于60次），得出对应于实验中4种处理的平均波形。从下面的总平均图可以看到（见图1），面孔在头皮后部的双侧颞叶引起明显的N170，大于其它刺激在相应时段引起的负波，左、右半球的波幅似乎没有明显差异。在本实验中，汽车作为靶刺激，导致相应时段负波波幅的增大，几乎与面孔N170接近，明显大于鸟和椅子引起的相应负波。根据前人经验与本实验的目的，选取P3/4、P7/8、PO3/4及PO7/8这8个电极进行统计分析。由于本实验旨在考察以N170为生理指标的面孔加工特异性，因此仅对130ms～200ms内的负波进行分析。统计分析中的波幅取峰—峰值，潜伏期取峰潜时。首先对N170的波幅进行刺激类型（4）×半球（2）×电极位置（4）的三因素重复测量的方差分析。结果表明，刺激类型效应显著，F(3,45）=23.274,p<0.05（面孔：M=17.25μV,SD=1.30μV；汽车：M=13.64μV,SD=0.88μV；鸟：M=11.33μV,SD=0.94μV；椅子：M=11.44μV,SD=0.86μV）。面孔引起的N170显著大于汽车、鸟和椅子引起的N170。汽车引起的N170显著大于鸟和椅子引起的N170。此外，还发现显著的电极位置效应，F(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，这种效应反映了在PO7、PO8位置的负成分具有比在其它位置更大的波幅。对N170的峰潜时进行三因素重复测量的方差分析，因素分别为刺激类型、半球和电极位置。分析结果表明，刺激类型效应不显著，F(3,45）=1.475,p>0.05，面孔、汽车、鸟和椅子这四类刺激引起的N170潜伏期没有显著差异。半球效应不显著，F(1,15）=3.062,p>0.05。电极位置效应达到显著水平，F(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）。刺激类型与电极位置的交互作用显著，F(9,135）=3.603,p<0.05。表现为汽车、鸟和椅子引起的N170在PO3/4、PO7/8这几个电极位置的潜伏期显著长于面孔N170的潜伏期。3实验23.1方法3.1.1测试对象与参加实验一的被试相同。3.1.2实验材料所采用的刺激类型和数量与实验一相同，对刺激材料的处理方式也相同，只是具体的图片不重复。3.1.3被试分类和作业过程实验采用单因素重复测量设计，因素为刺激类型，分别为人类面孔、鸟、汽车和椅子。以N170的波幅和潜伏期为因变量指标。实验任务为分类判断作业：要求被试判断呈现的刺激属于生物还是属于非生物。如果是生物就按左键进行反应，如果是非生物按右键反应。以随机顺序向被试呈现刺激。此外，实验步骤和脑电记录中的参数设置与实验一相同。3.2地面和网络刺激试验从总平均图可以看出（见图2），面孔在头皮后部双侧颞叶引起明显的N170，大于其它刺激在相应时段引起的负波，左、右半球的波幅没有明显差异。此外，与实验一不同的是，汽车引起的N170接近鸟、椅子引起的N170。对N170的波幅进行刺激类型（4）×半球（2）×电极位置（4）的三因素重复测量的方差分析。刺激类型效应显著，F(3,45）=30.798,p<0.05（面孔：M=17.79μV,SD=1.29μV；汽车：M=13.39μV,SD=1.31μV；鸟：M=10.80μV,SD=1.03μV；椅子：M=12.01μV,SD=1.14μV）。面孔引起的N170显著大于汽车、鸟和椅子引起的N170。半球效应显著，F(1,15）=4.728,p<0.05（右半球：M=12.92μV,SD=1.22μV；左关球：M=14.08μV,SD=1.04μV）。电极位置效应显著，F(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，这种效应反映了在PO7、PO8位置的负成分具有比在其它位置更大的波幅。对N170的峰潜时进行同样的三因素重复测量的方差分析。分析结果表明，刺激类型效应不显著，F(3,45）=1.251,p>0.05，面孔、汽车、鸟和椅子这四类刺激引起的N170潜伏期没有显著差异。半球效应显著，F(1,15）=8.016,p<0.05，右半球的N170潜伏期显著长于左半球（右半球：M=161.01ms,SD=2.38ms；左关球：M=158.41ms,SD=2.20ms）。电极位置效应达到显著水平，F(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）。刺激类型与电极位置的交互作用显著，F(9,135）=2.59,p<0.05。表现为汽车、鸟和椅子引起的N170在PO3/4、PO7/8这几个电极位置的潜伏期显著长于面孔N170的潜伏期。4汽车搜索作业分类判断作业对比在汽车搜索作业中，由于汽车是预先规定的靶刺激，被试在实验中会对汽车分配更多的注意，因此汽车引起的N170显著大于鸟和椅子诱发的N170。在分类判断作业中，对所有刺激分配的注意应当是相等的，并且对所有刺激的加工水平也应相同。但实验结果却发现汽车N170显著大于鸟刺激引起的N170。由于在实验中，一部分被试首先进行了汽车搜索作业，再执行分类判断作业，所以这种现象也许是残留的靶效应引起的。为了检验这一假设，将分类判断条件下的ERPs数据按首先进行汽车搜索作业的被试（9人）和首先进行分类判断作业的被试（7人）分别叠加得到对应这两种情况的总平均图（见图3）。从图中可以看出，对于首先进行汽车搜索作业的被试，汽车引起的ERP波形与汽车搜索条件下的相应图形近似。对于首先进行分类判断作业的被试，汽车引起的ERP波形与鸟和椅子引起的比较接近，与汽车搜索条件下的图形截然不同。进一步的统计分析也证明了上述判断，对于首先进行分类判断作业的被试，刺激类型的主效应显著，F(3,18）=11.686,p<0.001（面孔：M=15.27μV,SD=1.62μV；汽车：M=10.15μV,SD=1.60μV；鸟：M=8.88μV,SD=1.89μV；椅子：M=9.70μV,SD=1.53μV）。进一步的LSD多重比较分析表明，人面N170显著大于汽车、鸟及椅子引起的N170，其余三类刺激之间的N170差异不显著（分别为p=0.34,p=0.634,p=0.46）。在首先进行汽车搜索作业的被试中发现，刺激类型的主效应显著，F(3,24）=19.478,p<0.001（面孔：M=19.76μV,SD=1.70μV；汽车：M=15.92μV,SD=1.57μV；鸟：M=12.30μV,SD=0.92μV；椅子：M=13.82μV,SD=1.42μV）。LSD多重比较分析显示，人面N170显著大于汽车、鸟及椅子引起的N170，汽车N170与椅子N170的差异未达到显著水平（p=0.104），但显著大于鸟N170(p=0.013），这个分析结果与整个分类判断作业的统计结果一致。由此说明，分类判断作业中的“汽车效应”完全是由实验任务的顺序作用引起的。5实验操作需要进一步验证本研究的目的旨在检验视觉刺激中面孔加工的特异性。在实验一和实验二中，面孔在双侧颞叶都引起了明显的N170，它的波幅显著大于其余三类刺激（汽车、鸟和椅子）在相应时段引起负波的波幅，在实验二中面孔N170显示出右半球优势，这与以往的研究结果是比较一致的。此外，在以往研究中发现面孔N170的潜伏期要小于非面孔刺激的N170潜伏期，在本研究中对潜伏期的检验并没有发现刺激类型主效应，但发现刺激类型与电极位置存在交互作用。并且以往研究在发现双侧颞叶面孔N170的同时，还在同一时段发现头皮中线位置有增强的正波，称为P170。有人认为P170与两侧N170由同一脑内源引起，P170是N170在头皮中部的反向对应物，面孔诱发的P170总是比物体诱发的大。而本研究并没有发现头皮中线位置有增强的P170。引起这些差异的原因也许是因为在本研究中存在一些方法学上的不同。前面已经提到，在实验的数据记录过程中，最初以耳后乳突连线为参考电极，同时将水平眼电转变为单极导联记录鼻尖处电位。由于面孔N170通常在靠近乳突的位置最大，以耳后乳突连线为参考电极的作法可能会降低N170效应，因此在离线后的数据分析中，通过LDR转换，使所有电极（垂直眼电除外）以鼻尖处电位为参考。此外，由于本研究采用的是中国被试，因此不能排除存在中西方的被试差异。目前国内只有彭小虎曾在两年前以中国大学生为被试进行过N170的ERPs研究，但他在这次实验的脑电记录过程中使用双侧乳突连线做为参考电极，最终得出的实验结果是一半被试有N170，另一半被试没有N170。因此，虽然彭小虎的研究也是采用中国大学生作为被试，可是研究方法上略有差异，使两个研究之间没有太大的可比性。由于大脑活动的测量指标具有相对易变的特性，即使在诸多研究中保持实验参数的恒定，也很可能会得到不同的实验结果。基于这一现