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

1、面孔所傳達(dá)的信息在人類社會生活中扮演著一個極其重要的角色。人腦通過對面孔的視覺感知、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)一個重要研究領(lǐng)域，吸引著許許多多的學(xué)者對其進行探索。神經(jīng)心理研究發(fā)現(xiàn)面孔失認(rèn)癥患者不能通過面孔辨別熟人，但仍保留識別面部表情的能力，提示面孔身份和表情加工過程的分離。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間信息，在面孔識別的ERP研究中，Bentin等首先報告在枕顳部的一個潛伏期約為170ms的負(fù)成分(N170)與面孔身份識別有關(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關(guān)。倒立面孔可導(dǎo)致N170潛伏期延長、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，沒有涉及其它腦區(qū)和時段的

3、ERP成分變化，且對成年人性別及年齡效應(yīng)的ERP時空方面方面研究尚未見全面的報道。 腦卒中是一種常見病、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、失語等，還包括心理、社會功能障礙。國外研究報告認(rèn)為，腦卒中后患者在辨別面孔表情及身體語言方面存在障礙，導(dǎo)致患者社會認(rèn)知交往功能下降，但臨床醫(yī)師對此缺乏足夠的重視，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技術(shù)平

4、臺。本研究利用ERP技術(shù)無創(chuàng)性的優(yōu)勢，采用簡筆畫表情面孔識別和ERP結(jié)合的實驗設(shè)計，對腦卒中患者所誘發(fā)出的ERP波形特征進行分析，探討腦卒中患者表情面孔識別加工能力是否下降及其可能的神經(jīng)電生理機制方面的研究尚未見報道。 實驗一面孔表情圖片識別事件相關(guān)的電位時空模式研究 目的：運用多通道事件相關(guān)電位(event-relatedpotential，ERP)方法以及統(tǒng)計參數(shù)映像(statisticalparametricmap

5、ping，SPM)技術(shù)所生成的時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)參加一項隱含面孔表情的識別任務(wù)。利用3張不同表情(正性、中性、負(fù)性)面孔簡筆畫圖片，以正立和倒立的形式與下述漢字：“喜”、“思”、“恐”隨機混合構(gòu)成刺激序列。9類刺激隨機順序呈現(xiàn)共450次(50次/類)，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，并以右手按鍵報告相同的圖片是否連續(xù)出現(xiàn)，系統(tǒng)將記錄反應(yīng)時間以及正誤率。實驗過程每間隔135秒即休息30秒。在正式記錄前讓受試者熟悉使用按鍵。實驗儀器是本實驗室開發(fā)的通用型19

7、導(dǎo)事件相關(guān)電位系統(tǒng)。19個記錄電極按國際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，分析記錄時間為刺激后700ms，刺激前基線100ms，對EEG分類疊加處理，手工排除眨眼與眼動和肌電等偽差。 主要觀察被試對刺激材料的反應(yīng)時間(rea

8、ctiontime，RT)、正確率以及不同表情、方位圖片所誘發(fā)的ERP波形的時空分布。ERP數(shù)據(jù)運用3(表情：負(fù)性、中性、正性)×2(方位：正立、倒立)重復(fù)測量設(shè)計方差分析，結(jié)果利用F值的統(tǒng)計參數(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)計軟件包進行配對t檢驗。 結(jié)果：(1)三種面孔表情總的反應(yīng)時間(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t檢驗比較，兩側(cè)T5和T6部位的N210波幅無顯著性意義(正性、中性及負(fù)性P值分別為0.120、0.171及0.272)。 (3)統(tǒng)計

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)用時空模式分析直觀形象地展示面孔識別過程，提示面孔識別的表情和方位效應(yīng)均涉及廣泛的腦區(qū)，是一個動態(tài)演化過程。 (2)本研究在雙側(cè)枕顳部引出N210，其波幅雙側(cè)枕后基本對稱，但雙側(cè)顳后不對稱，右側(cè)顳后波幅較左側(cè)大，根據(jù)N210的頭皮分布特點可以判斷它對應(yīng)于文獻(xiàn)中描述的N170，其較大的潛伏期可能與運用的簡筆畫圖片有關(guān)。 (3)正常青年人在簡筆畫面孔表情識別過程中雖然左右半球顯示

12、出不對稱性，但不具有明顯的右半球優(yōu)勢。 實驗二面孔表情識別事件相關(guān)電位的性別效應(yīng) 目的：考察面孔表情加工對應(yīng)的事件相關(guān)電位時空模式的性別差異。 方法：采用正性、中性、負(fù)性三種面孔表情簡筆畫圖片為刺激，31名受試者(男18例，女13例，年齡18-35歲)執(zhí)行隱含面孔表情識別任務(wù)，用SPSS10.0統(tǒng)計軟件包對不同性別組表情面孔識別的平均反應(yīng)時間和正確率進行成組t檢驗比較。ERP數(shù)據(jù)處理我們首先利用各個受試者的正性和

13、負(fù)性表情對應(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”)；然后分別對正性和負(fù)性情緒波進行性別之間的統(tǒng)計比較，利用統(tǒng)計參數(shù)映像(statisticalparametricmapping，SPM)呈現(xiàn)成組t檢驗結(jié)果。同時用SPSS10.0統(tǒng)計軟件包對同一性別組內(nèi)三種面孔表情對應(yīng)T5、T6處N170(對應(yīng)于文獻(xiàn)中的N170)潛伏期和波幅進行配對t檢驗以比較其異同。 結(jié)論：不同性別間對面孔表情的神經(jīng)加工存在差異，

14、女性N210左半球加工速度遲于右半球，在對面孔表情加工的研究中，應(yīng)考慮被試的性別。 實驗三面孔表情識別腦加工成分N170的年齡效應(yīng) 目的：考察面孔表情加工對應(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。 方法：采用正性、中性、負(fù)性三種表情面孔的簡筆畫圖片作為刺激物，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)行表情面孔隱含識別的ERP，SPSS10.0統(tǒng)計軟件包對不同年齡組表情面孔識別的平均反應(yīng)時間和正確率進行成組t檢驗比較，成組t檢驗比較不同年齡組N210的潛伏期和波幅的差異；配對t檢驗比較了同年齡組內(nèi)N210在T5、T6處的潛伏期和波幅的異同。 結(jié)論：對不同表情面孔的簡筆畫圖片識別，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顯著的差別。在面孔

16、表情識別過程中雖然左右半球顯示出不對稱性，但不具有明顯的右半球優(yōu)勢。 實驗四腦卒中患者面孔表情識別的神經(jīng)電生理機制 目的：采用簡筆畫表情面孔識別和ERP結(jié)合的實驗設(shè)計，探討了探討腦卒中患者表情面孔識別加工能力是否下降及其可能的神經(jīng)電生理機制。 方法：采用簡筆畫正性、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)表情面孔隱含識別的任務(wù)，用SPSS10.0統(tǒng)計軟件包對兩組表情面孔識別的平均反應(yīng)時間和正確率進行成組t檢驗比較，ERP數(shù)據(jù)運用采用統(tǒng)計參數(shù)映像t檢驗數(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)為面孔識別的腦加工成分N210/N170可能不是一個單獨的加工單元，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)本研究采用簡筆畫表情面孔識別和ERP結(jié)合的實驗設(shè)計，表明無論缺血性或