erp技術(shù)在情緒問題研究中的應(yīng)用

erp技術(shù)在情緒問題研究中的應(yīng)用

現(xiàn)在，情感研究引起了心理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)研究者的興趣。而要為情緒下一個(gè)精確的定義目前還是比較困難的。大多數(shù)心理學(xué)家同意這樣一種說法:情緒是對(duì)客觀事物的態(tài)度的主觀體驗(yàn),為人和動(dòng)物所共有。這個(gè)概念主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:生理機(jī)制(如皮層、皮層下神經(jīng)活動(dòng)等)、主觀體驗(yàn)(如喜悅、悲傷和憤怒等)以及外在表現(xiàn)(面部表情、身體姿態(tài)、動(dòng)作等)。文獻(xiàn)中還常常出現(xiàn)情感(feelings)、感情(affect)、心境(mood)這幾個(gè)和情緒相近的名詞,有時(shí)未做嚴(yán)格區(qū)分,但實(shí)際上它們之間還是存在一定意義的差別。情緒強(qiáng)調(diào)的是外在表現(xiàn),情感側(cè)重于相應(yīng)的主觀體驗(yàn),而感情是一個(gè)更為寬泛的詞匯,它既可以指情緒的表達(dá)、表現(xiàn),也可表示主觀情緒體驗(yàn),有時(shí)還意味著與生理需求相關(guān)的內(nèi)驅(qū)力。至于心境一詞,它指的是某種持續(xù)的、微弱的情緒狀態(tài),它構(gòu)成其它心理活動(dòng)的“背景”并影響著它們的功能執(zhí)行。情緒在人類進(jìn)化和人們?nèi)粘Ｉ钪卸及l(fā)揮著重要作用,但由于理論構(gòu)建、方法學(xué)取向以及技術(shù)水平局限等方面原因,迄今已取得的研究成果與情緒的重要性并不相稱。近年來,這種遲滯局面正逐步改觀。其中一個(gè)突出的方面就是應(yīng)用事件相關(guān)腦電位(event-relatedbrainpotentials,ERPs)技術(shù)對(duì)情緒的生理方面進(jìn)行探索。研究者們已形成共識(shí),情緒既與外周神經(jīng)活動(dòng)也與中樞活動(dòng)相關(guān),而后者正是ERP研究關(guān)注的領(lǐng)域,即通過腦電測(cè)量來收集有關(guān)情緒的電生理證據(jù)。ERP測(cè)量的一般程序是這樣的:多次呈現(xiàn)情緒刺激,同時(shí)記錄腦電信號(hào),疊加并平均這些信號(hào)以消除自發(fā)電位的影響,由此得到事件相關(guān)電位,分析情緒刺激與ERP電位之間的關(guān)系,從而得到有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)。部分研究直接針對(duì)情緒本身,它們?cè)噲D通過對(duì)不同情緒狀況下的腦電波的觀察,揭示情緒活動(dòng)的神經(jīng)機(jī)制。然而,我們無法(或許也不必)將情緒與認(rèn)知等心理活動(dòng)截然分開。尤其在情緒的認(rèn)知理論中,認(rèn)知過程是決定情緒的“質(zhì)”的關(guān)鍵因素。如果我們對(duì)情緒與其它心理活動(dòng)之間的聯(lián)系予以充分考慮,這對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和得出更為恰當(dāng)、客觀的結(jié)論將大有助益。實(shí)際上,情緒與其它心理現(xiàn)象之間的密切關(guān)系已在許多研究中得以體現(xiàn)。1情緒測(cè)試材料被試可分為正常人和有情緒問題的病人兩大類。一些實(shí)驗(yàn)僅在正常被試中開展,給不同組被試呈現(xiàn)不同類別的情緒刺激材料,比較ERP的異同從而得出結(jié)論。當(dāng)然,這種結(jié)論主要有助于對(duì)正常人的情緒現(xiàn)象的理解。而另外一些實(shí)驗(yàn)者則對(duì)心理病理問題感興趣,因此選擇患抑郁癥、精神分裂癥等心理或精神疾病的病人組成實(shí)驗(yàn)組[1～4],觀察與正常對(duì)照組的區(qū)別。這類研究對(duì)于探索情緒性疾病的本質(zhì),對(duì)于疾病的診斷、治療大有幫助。在ERP研究中,刺激材料一般從視覺或/和聽覺通道呈現(xiàn)。在視覺材料中,情緒性面孔是最為常用的刺激形式。從情緒的類別觀點(diǎn)來看,人有喜悅、驚訝、悲傷、憤怒、厭惡及恐懼這六種基本情緒。每種基本情緒的面孔又可以按相等的物理間距分為若干亞型,這些亞型組成的連續(xù)體在分類上同屬于一種表情。有人已經(jīng)成功編制出了標(biāo)準(zhǔn)情緒面孔系列。除了面孔照片,也有研究者使用簡單的面部表情簡筆畫作為刺激材料,并得到與照片實(shí)驗(yàn)類似的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從維度觀點(diǎn)來看,至少應(yīng)該從效價(jià)(valence)和喚醒度(arousal)這兩個(gè)維度來考察情緒問題。于是,Lang等編制出了一套國際情緒圖片系統(tǒng)(InternationalAffectivePictureSystem),該系統(tǒng)已從效價(jià)和喚醒度等方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,圖片內(nèi)容包括正性的如獲勝、娛樂、運(yùn)動(dòng)、旅游等場(chǎng)景,負(fù)性的如事故、自然災(zāi)害、垃圾、鬼怪等內(nèi)容,以及日常用品等較為中性的畫面。此外,情緒性詞匯也是常用的實(shí)驗(yàn)材料,可以通過視覺通道呈現(xiàn)。在聽覺通道,通常的情緒刺激形式包括自然界和社會(huì)生活的各種聲響,以不同情緒色彩朗讀的無意義的非詞音節(jié)(如:ba、pa),以及有意義的單詞或句子。值得注意的是輔音-元音形式的非詞音節(jié),這種材料使得分聽任務(wù)中刺激的給予在時(shí)間上更為整齊劃一,從而保證了左右半球的有效競(jìng)爭。當(dāng)然,跨通道的視聽材料也可根據(jù)需要同時(shí)應(yīng)用于一個(gè)實(shí)驗(yàn)。目前并沒有特異性的情緒實(shí)驗(yàn)范式。認(rèn)知研究中的范式(如oddball模式、go-nogo模式)同樣適用于情緒研究。當(dāng)研究情緒對(duì)記憶等認(rèn)知活動(dòng)的影響時(shí),正啟動(dòng)、負(fù)啟動(dòng)等經(jīng)典范式仍然得以運(yùn)用。這里特別要提到一類操作性反饋模式[10～13],如魏景漢等創(chuàng)造的Guess-CNV模型。具體做法是這樣的:首先,給予被試一個(gè)準(zhǔn)備信號(hào),稍后給出命令信號(hào)讓被試猜測(cè)第三個(gè)聲音信號(hào)將出現(xiàn)在左耳還是右耳,然后給出第三個(gè)聲音信號(hào)作為猜測(cè)的反饋信息。如果被試做出了正確猜測(cè),則被認(rèn)為誘發(fā)出正性情緒,反之則引出負(fù)性情緒。這種模式成功地實(shí)現(xiàn)了情緒的誘發(fā)及ERP技術(shù)所要求的多次重復(fù)疊加。運(yùn)用這種模式,他們發(fā)現(xiàn)正性情緒使心理負(fù)荷解脫波(EML)波幅增大、潛伏期縮短,而負(fù)性情緒則引起相反的變化。2情緒效應(yīng)的復(fù)原效應(yīng)盡管已有眾多關(guān)于情緒的ERP研究,但目前仍未肯定情緒的特異性成分。研究者們得到一些與情緒相關(guān)的ERP成分,根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得出不同解釋。表1所列是來自部分研究的一些例子。3情緒刺激interpersonal情緒在人類進(jìn)化上的重要意義是生活環(huán)境中具有重大價(jià)值的事件應(yīng)該享有知覺優(yōu)先權(quán)。情緒實(shí)現(xiàn)知覺優(yōu)先的一種途徑是增強(qiáng)機(jī)體對(duì)情緒事件的注意強(qiáng)度。這里有一項(xiàng)間接證據(jù):在表情面孔再認(rèn)任務(wù)中記錄聽覺P300電位,結(jié)果顯示“愉悅”表情使聽覺P300最小,其波幅按“憤怒”、“悲傷”和“無表情”順序增大,這說明情緒性面孔比無表情面孔更能吸引注意力。更有趣的是,來自視覺oddball任務(wù)的結(jié)果顯示,當(dāng)偏差刺激與標(biāo)準(zhǔn)刺激屬同類情緒(如二者均為悲傷,但物理構(gòu)成不同,其距離為x。物理距離指額頭、眼眉、鼻子、臉頰、口唇、下巴等元素所構(gòu)成的面部模式的幾何物理距離),和偏差刺激與標(biāo)準(zhǔn)刺激屬不同類情緒(偏差刺激為恐懼,標(biāo)準(zhǔn)刺激為悲傷,二者物理距離也為x)的情況相比,后者N2/P3a的出現(xiàn)較早。這種對(duì)新的情緒內(nèi)容更高的敏感性可能有助于更快的適應(yīng)性反應(yīng)。事實(shí)上,盡管物理距離相等,“類別間”(between-categorical)情緒之間的心理距離要大于“類別內(nèi)”(within-categorical)情緒間的心理距離,因而易于識(shí)別,這就是所謂的類別知覺效應(yīng)。一項(xiàng)應(yīng)用匹配任務(wù)的ERP研究也探討了喜悅和恐懼表情的這種知覺上的時(shí)間效應(yīng),要求被試判斷呈現(xiàn)的一對(duì)圖片是否屬于同一類表情。結(jié)果顯示,頂葉正波(P150或VPP)和P3b波幅在類別內(nèi)識(shí)別時(shí)要小于類別間的情況。這也提示了一種注意的重復(fù)啟動(dòng)效應(yīng)。注意增強(qiáng)并不是情緒影響知覺的唯一方式,其作用也可獨(dú)立于注意而發(fā)揮。前面提到的在表情再認(rèn)任務(wù)中記錄聽覺P300電位的實(shí)驗(yàn)就反映出情緒刺激能在非注意的情況下得以加工。一項(xiàng)以情緒性詞語和面孔為刺激材料的實(shí)驗(yàn)顯示,在有意識(shí)和無意識(shí)情況下分別得到極性相反的波形變化。對(duì)面部表情等情緒性刺激的前注意加工提示對(duì)環(huán)境中的情緒性和非情緒性事件存在著一種早期識(shí)別。在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)者采用跨通道模式將憤怒情緒同時(shí)以聲音和面孔呈現(xiàn)給被試,得到大約發(fā)生在100ms左右的N1成分。同樣地,給予厭惡刺激時(shí),腹側(cè)前額葉的顱內(nèi)記錄也觀察到一種120～160ms的短潛伏期反應(yīng)。電生理數(shù)據(jù)顯示的這種現(xiàn)象是神經(jīng)元對(duì)情緒刺激的一種快速、廣泛的反應(yīng),它的發(fā)生在時(shí)間上先于對(duì)情緒刺激的識(shí)別(這種識(shí)別約發(fā)生在刺激給出后的170ms左右)。4抑郁癥患者刑滿釋放后再認(rèn)成績是否能被情緒性內(nèi)容提高在一項(xiàng)再認(rèn)任務(wù)中,實(shí)驗(yàn)者給予被試50個(gè)已學(xué)習(xí)過的情緒性詞匯和50個(gè)情緒性新詞,結(jié)果被試的P3波幅在辨認(rèn)舊詞時(shí)大于新詞——典型的新舊效應(yīng),而未觀察到詞匯的情緒性效應(yīng)。但更多的研究顯示,正常被試在再認(rèn)任務(wù)中對(duì)正性和負(fù)性情緒詞的新舊效應(yīng)要大于中性詞的新舊效應(yīng),也就是說詞的情緒取向可以影響記憶效果。另外,對(duì)情緒障礙病人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),一些未經(jīng)治療的抑郁癥患者在連續(xù)詞語再認(rèn)任務(wù)中不能像正常人那樣表現(xiàn)出新舊效應(yīng),研究者認(rèn)為這表明抑郁癥患者發(fā)生了工作記憶的衰退。盡管如此,這些病人的再認(rèn)成績還是能被情緒性內(nèi)容提高。當(dāng)給出負(fù)性內(nèi)容時(shí),可在額葉觀察到250～500ms的正波(或減弱的負(fù)波N400)。在晚正成分(LPC)時(shí)段可觀察到一個(gè)較小的情緒詞的分化效應(yīng)(情緒詞比中性詞引起較大的波幅),這種效應(yīng)在正性情緒詞上表現(xiàn)尤為突出,但尚未達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著性。這些結(jié)果可以被認(rèn)為是一種與抑郁心境相關(guān)的情緒內(nèi)容識(shí)別能力提高的現(xiàn)象,也就是所謂的“期待效應(yīng)”或“心境一致性效應(yīng)”。但也有研究發(fā)現(xiàn)重性抑郁病人并未表現(xiàn)出對(duì)正性情緒刺激的優(yōu)先識(shí)別。這就提示了抑郁癥的特點(diǎn)并不在于負(fù)性情感的存在,而在于正性情感的缺失。一項(xiàng)由情緒的效價(jià)與喚醒度維度觀點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),正性喚起分?jǐn)?shù)較低的抑郁者,其操作成績也較低,但他們?cè)诳臻g記憶任務(wù)下的ERP未見衰減。在同一實(shí)驗(yàn)中還觀察到正性目標(biāo)引起一個(gè)較晚的負(fù)波,而不管被試處于正性還是負(fù)性情緒喚醒狀態(tài),負(fù)性目標(biāo)及相應(yīng)的反饋均可誘發(fā)內(nèi)側(cè)額葉負(fù)波(MFN),這種負(fù)波可能類似于下面還將提到的錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波(ERN)。5錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波ern情緒與判斷推理之間的關(guān)系是哲學(xué)和心理學(xué)中長期爭議的話題,近年來的ERP研究為這個(gè)課題提供了一些頗有價(jià)值的資料。Falkenstein等給予被試選擇反應(yīng)任務(wù),當(dāng)被試反應(yīng)錯(cuò)誤時(shí),P300(300～500ms)波幅減小,500～700ms的慢波波幅增大,與反應(yīng)正確時(shí)的波形相減,可得到額頂葉部位的負(fù)波(稱為Ne)和頂枕部位的慢波(Pe)。研究者認(rèn)為Ne反映的是人對(duì)錯(cuò)誤行為的一種監(jiān)控、補(bǔ)償能力,因此又名錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波(ERN),Pe反映錯(cuò)誤加工或錯(cuò)誤后加工的腦神經(jīng)活動(dòng),是獨(dú)立于Ne的一種具有錯(cuò)誤特異性的慢波。而Gehring與Willoughby設(shè)計(jì)了一種賭博游戲?qū)嶒?yàn),記錄到發(fā)生于反饋信息給出后約200ms的負(fù)波——MFN。偶極子分析發(fā)現(xiàn)這種負(fù)波起源于內(nèi)側(cè)額葉,鄰近或可定位于扣帶前回(ACC)。對(duì)MFN的一種解釋是將它簡單地歸結(jié)為探測(cè)到錯(cuò)誤發(fā)生,即用與ERN相同的假說來解釋MFN,因?yàn)橐延醒芯堪l(fā)現(xiàn)這兩種電位有相同的腦起源。但是,有證據(jù)表明MFN實(shí)際上是與反饋信息造成的動(dòng)機(jī)效應(yīng)相關(guān)聯(lián),而不是對(duì)犯錯(cuò)本身起反應(yīng)。而且,有報(bào)道認(rèn)為ACC與情緒功能關(guān)系密切,它在人們對(duì)行為的好壞做出評(píng)價(jià)時(shí)起著至關(guān)重要的作用。這種評(píng)估作用會(huì)影響人們對(duì)所做抉擇將帶來的情緒體驗(yàn)的預(yù)期,或者影響做決定當(dāng)時(shí)的情緒狀態(tài),從而對(duì)決策行為發(fā)生影響。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)MFN在賭輸情況下的波幅大于贏錢時(shí)的波幅,這與另外一些研究顯示的對(duì)負(fù)性事件的情緒反應(yīng)較快較強(qiáng)相一致。研究者還發(fā)現(xiàn),在賭輸?shù)那闆r下,人們更傾向于在下一局下更大的賭注,盡管這種做法并不理智。而且,MFN的波幅在連續(xù)輸錢時(shí)會(huì)逐步加大。這提示情感過程有時(shí)會(huì)以一種非正常的方式驅(qū)動(dòng)人的行為。如果有充分證據(jù)能證明ERN就是MFN,那么ERN就不僅僅代表對(duì)錯(cuò)誤或矛盾反應(yīng)的監(jiān)測(cè)活動(dòng),確切地說它反映的是對(duì)做出錯(cuò)誤反應(yīng)后所受到的懲罰或損失的評(píng)價(jià)功能,是與情緒活動(dòng)密切相關(guān)的ERP成分。6情緒加工的偏側(cè)化現(xiàn)象已有許多研究表明情緒加工存在大腦兩半球的功能不對(duì)稱性。Laurian等發(fā)現(xiàn)被試在辨別情緒性面孔和中性面孔時(shí),主要是右側(cè)頂葉區(qū)域顯示出對(duì)不同情緒材料有不同反應(yīng)。而作為對(duì)照,當(dāng)被試辨別不涉及情緒內(nèi)容的面孔時(shí),大腦活動(dòng)是雙側(cè)對(duì)稱的。這類實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持情緒知覺主要由右半球完成的假說。也有證據(jù)表明較低年齡段的兒童已經(jīng)表現(xiàn)出了這種情緒加工的偏側(cè)化現(xiàn)象。研究者記錄了5歲兒童在執(zhí)行表情再認(rèn)任務(wù)時(shí)的誘發(fā)電位N170、P280和N400,結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們的波幅在右半球要大于左半球。另外還有研究顯示,除了右半球,情緒覺察還與兩半球之間的信息交流相關(guān)。一項(xiàng)面部表情知覺研究觀察到了雙側(cè)枕-顳部負(fù)波N170,與另一項(xiàng)研究觀察到的不愉快情緒下雙側(cè)枕顳葉皮層的激活相一致。然而,有人在分聽條件下的情緒識(shí)別任務(wù)中發(fā)現(xiàn)左耳正確率高于右耳,支持右半球優(yōu)勢(shì)假說,而左半球的N100和持續(xù)負(fù)波要大于右半球。由此推測(cè),該實(shí)驗(yàn)中行為與ERP數(shù)據(jù)的非對(duì)稱性反映了大腦偏側(cè)化的一種可分離模式。也有研究者支持情緒偏側(cè)化加工的效價(jià)假說并獲得了相關(guān)實(shí)驗(yàn)證據(jù)。他們認(rèn)為正性情緒的體驗(yàn)和表達(dá)是由左半球主管的,而右半球主要負(fù)責(zé)管理負(fù)性情緒。盡管目前已有許多關(guān)于大腦左右半球在情緒加工中的地位的研究,這一問題仍未闡述清楚,或許每一研究都僅僅揭示了問題本質(zhì)的一個(gè)側(cè)面,不宜用一項(xiàng)結(jié)果來否定其它研究。要全面、徹底地弄清問題,還有待進(jìn)一步工作。7關(guān)于情緒的測(cè)量盡管情緒的ERP研究已經(jīng)取得相當(dāng)進(jìn)展,但仍有許多問題尚未明確,值得注意。情緒這一概念尚未得到明確界定,研究者們對(duì)所謂的“基本”情緒以及“高級(jí)”情緒的劃分、包含的成分、產(chǎn)生過程、有意識(shí)與無意識(shí)、有無認(rèn)知參與等問題都有不同的解釋。一般認(rèn)為高級(jí)情緒所包含的成分較復(fù)雜,意識(shí)和認(rèn)知的參與也較多,產(chǎn)生時(shí)的自動(dòng)化程度較低,所需時(shí)間比基本情緒要長。ERP實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮實(shí)驗(yàn)要研究的是相對(duì)單純的基本情緒還是更復(fù)雜的內(nèi)容,實(shí)際操作時(shí)怎樣控制產(chǎn)生基本情緒或復(fù)雜情緒,它們?cè)诋a(chǎn)生時(shí)間上可能是怎樣的情形,腦、神經(jīng)結(jié)構(gòu)的參與情況等等。如果實(shí)驗(yàn)涉及情緒與認(rèn)知的關(guān)系,還應(yīng)該考慮研究的落腳點(diǎn)究竟是情緒還是認(rèn)知,也就是說是研究情緒對(duì)認(rèn)知的影響,還是認(rèn)知在情緒活動(dòng)中的作用,以便選取適宜的實(shí)驗(yàn)范式和指標(biāo)。刺激材料的標(biāo)準(zhǔn)化是情緒ERP研究的重要問題。一般來說,實(shí)驗(yàn)者在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)無法直接看到所給刺激是不是確實(shí)誘發(fā)了一定情緒。假如有情緒誘發(fā),是否正是實(shí)驗(yàn)者希望得到的那種情緒,它的程度又如何?如果沒有對(duì)刺激材料的客觀的、量化的評(píng)估方法,這些問題就無法回答。所以,盡管情緒問題微妙復(fù)雜,變化多端,刺激材料的標(biāo)準(zhǔn)化還是勢(shì)在必行。標(biāo)準(zhǔn)化的刺激材料對(duì)情緒喚起提供了有力的保障,但實(shí)驗(yàn)者仍有必要對(duì)其效果進(jìn)行一定的檢驗(yàn)。簡單的方法有觀察被試的面部表情、身體姿態(tài)、動(dòng)作等外部表現(xiàn)以了解其情緒狀態(tài)。還可以讓被試自我報(bào)告其情緒體驗(yàn)。作為ERP研究,實(shí)驗(yàn)記錄到的腦電變化也可映證情緒的喚起,但目前尚未確定特異性的情緒成分,這一點(diǎn)還有待進(jìn)一步研究。個(gè)體差異也是實(shí)驗(yàn)的重要影響因素。年齡、性別、利手、個(gè)性、從前的情緒及認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)等因素都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比如,Smith和Petty在研究記憶的心境一致性現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn),低自尊被試被誘發(fā)負(fù)性情緒時(shí),記憶的內(nèi)容也以負(fù)性情景為主,表現(xiàn)出心境一致性,而高自尊被試在感受到消極情緒時(shí)表現(xiàn)出的是積極的認(rèn)知,即出現(xiàn)心境不一致性。研究者應(yīng)該事先對(duì)這些因