1、面孔容颜信息加工的事件相关电位时空模式研究作者：罗一峰，周曙，尹恝，吕田明，陆兵勋，刘玲，周宏珍，安红伟 【摘要】 目的： 利用事件相关电位研究面孔容颜信息加工的神经机制. 方法： 志愿受试者 34 名参与，以另外 23 名评估吸引力程度即容颜美丽程度分类的面孔照片作刺激，面孔性别识别为任务，记录的多导事件相关电位经重复测量方差分析（吸引力高、中、低）和配对 t 检验绘制统计参数映象(SPM). 结果： 动态 SPM 显示不同面孔吸引力所诱发的电活动于右额前区域刺激后 60100 ms 即有显著性差异. 两者的差异涉及到刺激后 140240 ms 的右顶及左额前区域. 有吸引力的面孔通过激活左
2、及中额前区域可诱发出刺激后 340380 ms 的正性电活动. 结论： 大脑对面孔容颜的认知可能经历早期粗分类加工、粗分类后重新评估及晚期与语言表达有关的加工. 【关键词】 面部；事件相关电位；统计参数映象 【Abstract】 AIM: To investigate the neural mechanism underlying facial beauty with eventrelated potentials(ERPs). METHODS: Thirtyfour participants took task of gender discrimination on facial stimu
3、li, which were rated based on attractiveness by other 23 subjects previously. Oneway (attractiveness: high/median/low) ANOVA of repeatedmeasure was performed before posthoc comparisons. Statistical parametric mapping (SPM) was interpolated with both Fvalue and tvalue. RESULTS: Dynamic SPM showed tha
4、t both attractive and unattractive faces were processed together as salient features in right frontal area (60-100 ms). The differentiation between the two involved the right parietal and left frontal areas (140-240 ms). Attractive faces elicited positive effects via the activation of left and midli
5、ne frontal areas (340-380 ms). CONCLUSION: Facial beauty processing in human brain may include the early coarse categorization, the following reevaluation, and the next processing related to language description. 【Keywords】 Face; Eventrelated potentials (ERPs); Statistical parametric mapping (SPM) 0
6、 引言 面孔容颜具有突出的生物学及社会学方面的意义. 进化论认为它是其持有者基因型及表型品质的表征信号1. 人类对其大脑如何加工面孔容颜信息所知甚少. 功能磁共振成像(fMRI)研究揭示，包括前脑基底部的豆状核底杏仁体延伸部(SLEA)、腹侧被盖、伏隔核和眶额皮质在内的奖赏系统参与了面孔容颜的感知2-3. 基于这些神经成像研究结果，Senior(2003)扩充了面孔感知的分布式神经系统模型，以描述大脑对面孔容颜（纯美学的与有奖赏意义的）的感知过程4. 在一个有关面孔容颜的事件相关电位（ERPs）研究中，Johnston 等5发现晚正成份(late positive component, LPC
7、)的变化与大脑感知容颜有关. 我们采用多通道事件相关电位的时空模式分析探索大脑加工面孔容颜信息的神经机制及大脑对缺乏吸引力的面孔是否使用同一机制进行加工. 1 对象和方法 1.1 对象 健康大学生 34（男 17，女 17）名，年龄 18 22（平均 20）岁，均为右利手. 所有受试者均不知实验目的，并且事先未观看过用于刺激的面孔照片. 面孔照片 600 张来源于因特网，无名人面孔. 照片加工成600600 像素点大小. 面孔为彩色而背景为黑色. 由 23（男 12，女11）名非实验参与者按面孔容颜美丽程度即吸引力从低到高 15 分进行评分，分值允许小数点后 1 位. 按分值选取 360 张面
8、孔照片用于刺激，分为高（3.220.13） 、中（2.790.03） 、低（2.310.15）三类，各120（男 60，女 60）张. 1.2 方法 受试者坐于距计算机屏幕 1.0 m 前，面孔照片呈现于屏幕中央约 9 cm9 cm，水平及垂直视角均约 5，刺激持续时间 800 ms，刺激间隔(SOA) 2000 ms. 受试者观看图片时判断面孔性别并通过按键作出反应. 因此，容颜因素作为一个隐含因素被研究. 刺激按伪随机顺序呈现，同一类刺激被限定连续显示不超过 3 次. 按国际 10/20 导联、双耳垂为参考电极 19 通道记录 ERPs. 限定在刺激前 100 ms 到刺激后 800 ms
9、 的脑电片段由本实验室自主开发的系统放大并数字化，采样率 1000 Hz，通频带宽0.1, 60 Hz，电极阻抗不超过 5 k. 手工去除眼动、肌动等伪差及波动超过50 V 的片段. 统计学处理： 每名受试者采集了 2 个脑电波形片段，分别对应于男、女性刺激面孔. 采用重复测量的单因素（面孔吸引力：高、中、低）方差分析，并进一步以双尾配对 t 检验两两比较. 以普通的皮层成像技术将所得多通道的 F 值和 t 值生成统计参数映象SPM(F)和 SPM(t)6. 2 结果 性别分类任务的按键反应正确率为 93%. 在受试者 34 名对应于不同面孔吸引力的总平均 ERPs 中，高、中、低吸引力面孔所
10、诱发的三条总平均波形具有高度的相似性，N170 成份最大幅值位于 T6 位点（图 1）. 刺激后 60 700 ms 由多通道脑电数据生成的时空模式图（图 2）： Amp：由中等美丽程度面孔诱发的总平均 ERPs； SPM(F)：重复测量方差分析 F 值统计参数映象图，常规显著性水平 F(2, 134)=3.064，P0.05，保守下限矫正(low bound epsilon)的显著性水平F(1, 67)=3.984, P0.05； SPM(t)：HM ，LM ，HL 分别对应于高与中等美丽程度、低与中等美丽程度及高与低等美丽程度照片所诱发的事件相关电位两两比较 t 检验的统计参数映象，双尾，
11、显著性水平t(67)=1.996, P0.025. 每一个小的映象图为 40 ms 数据窗的平均值，步进 40 ms，右下角数字指示刺激后潜伏期. 事件相关电位波形显示，刺激后 60 ms 双侧额前区域开始出现较弱的正性电活动. 120 ms 到 160 ms 一个正性的 P1 波出现在双侧枕区，随后逐渐向头前部扩散，形成一个较强的头前部正性电位 P200，并伴有一个枕颞区负电位 N170. 继之从 240 ms 到 300 ms，ERPs 空间模式类似于先前的 N170/P200 模式，但极性相反，为头前部负性及头后部正性活动(P250/N270). 从 300 ms 到 500 ms，ER
12、Ps 形成晚期正电位 LPC（或P300） ，对称分布于额顶区域. 一个以头后部为主的晚负成份 N650 出现于刺激后 500800 ms. 三种不同面孔美丽条件所致电活动方差分析的 SPM(F)显示几个时段不同空间分布出现显著性意义. 配对 t 检验 SPM(t) 进一步提示了具体的比较结果. 鉴于较宽的平均数据窗(40 ms)，显著性阈在 EPRs 早期成份上实际上更保守一些. 3 讨论 刺激后 60100 ms 的超早期，SPM(F)在右前区域显示一些显著性趋势，通过 SPM(t)分析得知其来源于高-中等吸引力之间以及中-低等吸引力之间的电活动差异. 提示无论高低等吸引力的面孔都可能作为
13、一种新奇而突出的特征以同一神经模式加工. 这一结果支持大脑以快捷方式早期执行粗略分类加工. 其证据亦来自于文献7报道的性别识别效应，即面孔及手作为刺激时 4585 ms 出现于顶中央位点的电活动. 行为学证据同样支持对面孔吸引力的评估发生在无意识状态8. 刺激后 140260 ms 的 N170/P200 阶段，SPM(F)显示的显著性区域包括双侧额前，通过 SPM(t)分析可知其主要产生于低中等吸引力面孔所致的电活动差异. 该时段内，高低等吸引力面孔所致电活动差异主要涉及右顶及左额区域. 面孔吸引力的加工未影响到 N170 成份，提示与吸引力相关的面孔特征加工的神经机制与面孔结构编码不同.
14、在 LPC 阶段(刺激后 340460 ms)，SPM(F)和 SPM(t)均显示左侧及前中线区域340380 ms 的高-中等吸引力及高-低等吸引力面孔所致电活动的显著性差异，提示有吸引力的或美丽的面孔经由边缘系统诱发出前中央区域的正性电位，可能与前扣带回皮质的活动有关9. 这一结果与以前的电生理及 fMRI 研究结果一致. 另一方面，右额前区域 380420 ms 高-低等吸引力面孔所致电活动的显著性差异提示在早期粗略评估之后可能的对面孔突出特征的重评估. 与主要集中于皮质下结构的神经影像研究相反，ERPs 主要揭示皮质在面孔吸引力加工中的作用. 在 P650 阶段(500700 ms)，
15、SPM(F)和 SPM(t)显示左半球 500540 ms 的显著性差异. 这可能提示对面孔吸引力的语言描述活动. 580620 ms 双侧额前区域及 620700 ms 右半球的显著性差异可能提示无论有无吸引力的面孔均分别诱发出行为系统及大脑抑制系统的活动10. 【参考文献】 1Fink B, PentonVoak IS. Evolutionary psychology of facial attractivenessJ. Curr Direc Psychol Sci, 2002,11（5）: 154-158. 2Aharon I, Etcoff N, Ariely D, et al. Be
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