孤独症谱系障碍儿童情绪面孔识别事件相关电位研究*

樊越波 曹 伟 黄 丹

中国.广东省广州市康纳学校 510540 E-mail:fandaomaoyan@163.com △通讯作者

面孔在个体社会认知和社会适应中发挥着重要的作用，即使对儿童而言，面孔也有着特殊的意义。能否准确地识别他人的面部表情，尤其是从眼睛获取社交信息，识别他人心境、情绪和意向，并做出适当反应，这一定程度上反映儿童社会能力的发展状况，关系到个体社会交往沟通的成败［1］。幼儿在出生之后半年内就对人感兴趣，特别是人的声音，动作，面孔表情等，此时幼儿已经可以识别家人开心和悲伤的面部表情。1 岁左右的幼儿就能识别基本面部表情，且这种通过面部情绪来推测别人意图的能力是会随个体的成长而不断发展的［2］。

1 孤独症情绪识别的行为学和神经影像学研究

Langdell 最早针对孤独症情绪识别进行研究，发现孤独症儿童在识别刺激图片中面孔的情绪时，正确率比对照组儿童更低［3］。Harms 在一篇文章中对孤独症谱系障碍儿童面孔情绪识别的研究进行了综述，发现针对孤独症谱系障碍情绪识别障碍的研究很多，但是尚未达成一致的研究结果［4］。行为学研究中Hobson 发现，孤独症儿童存在明显情绪面孔识别障碍，他们的正确率更低，需要的反应时也更长［5］，Corden 等研究者在阿斯伯格综合征儿童身上也发现了同样的情绪面孔识别障碍［6］。相反，Adolphs 等人的研究结果则发现，孤独症谱系障碍儿童并没有出现情绪面孔识别上的困难，在情绪面孔识别任务中，他们的表现与正常发育儿童没有显著差异［7］。

fMRI 的研究发现，梭状回、后颞上沟、杏仁核等在情绪面孔识别过程中出现激活。Piggot，Ashwin，Schumann 等研究者们先后都发现，孤独症个体在识别面孔情绪时，这些皮层区域的结构、功能以及连接性出现了异常，表现为杏仁核的体积变大，在情绪识别任务中，皮层区域的激活降低，连接性也异于正常发育个体［8-10］。

Uljarevic 在一份综述性的文章中提到，通过元分析发现，孤独症个体在面孔情绪识别任务中确实存在着障碍，但是这种障碍的表现存在极大的异质性，不同的被试，不同的任务类型，不同的因变量指标，研究结果就极为不同［11］。ERP 作为一种认知神经科学的研究工具，有着无创性和时间分辨率高的优点，在情绪面孔识别研究中有着独一无二的优越性。但是通过搜索，利用ERP 研究孤独症谱系障碍情绪面孔识别障碍的论文还很少，本论文将对这些文献进行综述分析，总结已经取得的研究成果，并探索未来研究的方向。

2 孤独症情绪面孔识别的ERP 研究

情绪面孔的识别过程，是一个包含早期感知觉处理和后期认知加工统一的过程。而ERP 的高时间分辨率可以很好地探究情绪面孔识别中的时间进程。

在孤独症个体中，面孔情绪识别障碍并不是一种谱系内的广泛性障碍。当前支持孤独症存在情绪面孔识别障碍的研究者认为，情绪面孔识别障碍的原因可能有两种，或者由于孤独症不能将情绪面孔与内在奖励价值联系起来，甚至有研究者认为，人类的面孔及情绪会引发孤独症个体极度的焦虑情绪，因此，孤独症个体倾向于主动回避正常的感知与加工情绪面孔。或者是由于孤独症不能从面孔情绪中提取合适的社会交往信息，因此，孤独症个体忽略了面孔中的情绪信息［12］。根据前者，孤独症个体主动回避面孔刺激，因此在情绪识别的早期感知觉阶段就会表现出明显的异常，而根据后者的观点，孤独症在早期感知觉阶段的表现可能与正常发育个体相似，困难主要出现在后期的认知加工阶段。

现有的情绪面孔识别ERP 研究中，孤独症个体在行为学数据上，不论是错误率和反应时都与正常发育个体没有显著性差异，研究中行为学表现较好的一半被试的ERP 成分与正常发育的儿童没有显著的区别。行为学的研究支持了孤独症个体的情绪面孔识别和加工的能力并没有真正受损，只是采用了不同于常人的加工策略。

2.1 ERP 早期成分的研究

Batty 和Dawson 等研究者发现，当以实际年龄匹配孤独症儿童和正常发育儿童时，在面孔情绪识别任务中，孤独症儿童的P1、N170、P200、N300、P300 等早期成分的潜伏期延迟，波幅变小，而以个体的智力年龄(言语智力)匹配，两组儿童的ERP 成分间没有显著性差异，或者差异变小［13-14］。而Wong 和O＇Connor 的研究均未发现，孤独症儿童P1、N170 和P300 3 个早期成分与正常发育儿童存在任何显著性差异［15-16］。Akechi 的研究中，将刺激图片中愤怒和恐惧情绪与眼睛是否直接注视被试结合起来，结果发现虽然孤独症儿童和正常发育儿童一样能够准确的识别面孔中的情绪，但是当情绪和注视以一致的方式出现(如愤怒的情绪和直接的注视)，正常发育个体的N170 波幅显著大于非一致情况(如愤怒的情绪与移开的注视)，而在孤独症个体中没有发现这种差异，说明孤独症个体不能很好的综合情绪与眼睛注视的信息［17］。

P1、N170 等ERP 早期成分的异常，可能暗示了一种异常的早期视觉处理机制。早期成分反映了对面孔及情绪的注意资源分配和初级加工评估［18］，孤独症儿童在研究中所表现出来的情绪面孔识别障碍很有可能是异常的感知觉处理导致的结果。眼动研究已经发现，孤独症个体在观看人类面孔时，更少的观看面孔核心区(如眼睛鼻子和嘴巴)，尤其是更少的观看眼睛，而更多的关注非核心区，并且在识别情绪时，更少的使用眼睛区域的信息，这一定程度可以帮助解释情绪面孔识别的困难［19］，而ERP 的研究也证实孤独症个体在早期处理面孔情绪信息时出现了障碍。

另一种可能的原因是实验设计的影响。发现孤独症个体存在ERP 早期成分异常的两个研究采用的都是内隐任务设计，被试观看情绪面孔图片，要求被试判断人物性别或者不做任何判断。而未发现任何差异的几个研究采用的都是外显任务设计，要求被试判断任务的情绪状态。Harms 在文中提出，孤独症个体的情绪识别能力仍然正常，但是孤独症个体无法自发的使用这种能力［4］。

2.2 ERP 晚期成分的研究

现有针对孤独症个体的情绪面孔识别研究主要是基本情绪的研究，包括喜悦、愤怒、悲伤、恐惧、中性以及厌恶和惊讶等。Dawson 通过ERP 研究发现，在识别恐惧情绪时，孤独症儿童的早期成分P200 与正常发育儿童没有显著差异，潜伏期都比识别中性情绪时更快，而晚期成分则存在异常。正常发育儿童N300 的潜伏期比识别中性情绪时短，同时N300 和NSW 成分的波幅更大，而孤独症儿童的这两个成分面对两种情绪时，没有显著性的差异。孤独症儿童在识别中性情绪时，P200 的潜伏期更长，振幅更小［14］。郭文斌发现自闭症儿童在进行情绪面孔识别时，检测到了较为明显的P1、N100、P300、N300，说明具备识别情绪面孔的能力，同时发现对愤怒表情加工存在优先效应，关注开心表情较晚但加工开心表情较愤怒表情快，愤怒表情诱发的P1 N100 的波幅明显大于开心表情，而P300 成分的潜伏期则较开心表情长［20］。

研究发现，正常发育儿童的N3 和NSW 成分显示出大脑右半球的偏侧化优势，而孤独症儿童中则没有出现这种偏侧化优势。Wong 等人进行了行为学数据和ERP 成分的分析，均未发现孤独症儿童表现出任何情绪面孔识别异常［15］。但是通过偶极子源定位技术却发现，孤独症儿童的枕叶ERP 成分潜伏期有所延迟，这个成分反映了视觉感知和面孔整体处理，是将刺激认知为面孔的早期阶段［21］，结果显示，孤独症儿童社会性情感刺激的自动低级视觉处理的速度缓慢。颞叶ERP 记录了来自梭状回的成分，发现左侧梭状回ERP 活动降低，右侧梭状回潜伏期变长，说明了孤独症梭状回功能上的异常。这个结果在内隐性任务上表现的更加明显，暗示了除非明确提示要评价情绪内容，孤独症儿童倾向于“不主动”激活大脑这个区域。孤独症儿童额叶ERP 成分波幅在180～250 ms 间显著减小，这与fMRI 研究结果一致［22］，这种减少在右侧额叶更为明显，显示孤独症处理面孔刺激时，整体性处理机制(右侧额叶)比分析性机制(左侧额叶)受损更为严重［23］。孤独症相比正常发育儿童左侧顶叶ERP 源活动潜伏期延迟，右侧振幅变大，顶叶体感区双侧激活促进了情绪面孔的感知，保证了更好的理解情绪［24］，可能孤独症儿童采用了补偿的分析性策略帮助他们更好的完成情绪面孔识别人物，这要求更多的神经活动和认知过程的参与，但是在自然情境下，这些策略的运用受到了阻碍，导致了他们情绪面孔识别的异常。

孤独症个体在识别消极情绪，尤其是恐惧和悲伤情绪时，往往表现出更大的困难。Boraston 等人研究发现，孤独症儿童在识别负性情绪尤其是悲伤情绪时，正确率显著差于正常发育儿童，而其他情绪的正确率则没有差异［25］。研究者认为，这是由于孤独症个体在识别消极情绪时，体验到了过度的焦虑感，因此主动的逃避对情绪的识别。

另一些研究者则从孤独症特殊的加工入手。面孔表情加工方式包括整体加工、结构加工、局部加工3种。整体加工是信息处理时将已有信息整合成更高层次的信息。结构加工是将知觉对象的各空间部分联系起来，将其形成一个完整的结构，根据这个完整的结构进行认知。局部加工是对知觉对象的某些部分进行认知加工。在普通人的情绪面孔加工过程中结构性加工是最为重要的方式，但自闭症患者难以进行结构性加工。Behrmann 等研究发现，孤独症儿童情绪面孔识别可能采用的是局部特征加工的认知策略处理情绪，对情绪面孔的某些局部特征进行认知加工，因此，难以从面孔中获取足够的社会性信息，用于判断面孔的情绪状态［26］。

fMRI 研究发现，孤独症谱系障碍在进行情绪识别时，梭状回的激活显著降低［27］。但是Dalton 利用眼动和fMRI 结合进行研究，发现当孤独症儿童观看面孔的眼睛时，梭状回也会正常激活［28］。因此，孤独症个体可能也具有正常的情绪面孔识别能力，但倾向于不主动观察情绪面孔的核心区，而是采用间接的局部加工的策略。孤独症谱系障碍通过一些补偿机制来识别和编码情绪面孔，但在处理复杂社交情境，尤其是中性消极情绪时存在问题，喜悦的情绪可以通过识记上翘的嘴角等来识别，而恐惧等消极情绪和中性情绪由于特征比较模糊，不能促进注意或者面孔处理早期阶段，而这导致之后的感知或认知上的信息更新的不良结果，说明使用异常的加工策略也是孤独症儿童情绪面孔识别异常的原因之一。

2.3 年龄效应

Batty 等研究者分析了孤独症谱系障碍情绪面孔识别的年龄效应［13］。研究者发现，不论是按照实际年龄匹配还是按照言语年龄匹配，情绪面孔识别任务中P1 和N170 的潜伏期和振幅都随着年龄的增加而降低，年龄效应明显，同时年龄越低，ERP 成分的组间差异越大，这说明情绪面孔识别能力随着年龄增长的逐渐成熟。研究还发现，在年龄和组间没有显著的交互作用，有可能说明了孤独症个体的ERP 早期成分的潜伏期和振幅随着年龄增长的成熟模式与正常发育儿童的没有显著性差异，暗示了孤独症个体情绪面孔识别能力正常的成熟机制［29］。因此，尽管孤独症个体的情绪面孔识别能力的发展有所延迟，但仍然遵循正常的发展轨迹，这也可以解释为什么实际年龄匹配就会出现显著性差异，而言语年龄匹配则没有差异。O＇Connor 的研究中设置了成人组，他们的研究发现，成人组反而表现出情绪面孔识别的ERP 成分异常，他们的解释是这些成人很晚才得到诊断，因此错过了康复训练的最佳时间，而有效的康复训练能够提高孤独症谱系障碍情绪面孔识别能力［16］。Iakimova 等人在一个情绪识别能力的小组干预前后运用了ERP 进行测量，发现干预前孤独症谱系障碍儿童在识别情绪时P1 和N170 潜伏期延迟，波幅变小，而经过干预，部分孤独症儿童的P1 和N170 的表现与正常儿童没有差别［30］。

3 总 结

孤独症谱系障碍(Autism Spectrum Disorder，ASD)是一种广泛性发展障碍(Pervasive developmental disorder，PDD)，以社会交往障碍，言语和非言语交流障碍以及重复刻板行为和狭隘兴趣为核心症状(DSM－IV)［31］。孤独症谱系障碍一个最突出的特征就是处理社会性和情绪性信息上出现了问题，有研究者认为，这是由于ASD 心理理论(Theory of mind，ToM)上的缺陷［32］，在理解他人意图、思想、情绪上有困难。他们和别人进行目光接触或者社会交流的时间过短，缺乏与情境相应的情绪表情反馈;他们不会寻找或留意其他人的情感线索，识别环境和他人的情绪行为(如别人是否高兴、伤心、感兴趣或者生气)，更不会做出适当的判断和反应。自闭症儿童在处理情感信息以及辨识他人面部表情方面的障碍直接影响了他们的社会交往。

以前的研究采用行为学的方法，并没有得出一致的结论，一个很重要的原因是行为学的数据不够精确，无法探测大脑的细微反应。由于ERP 的高时间分辨率，可以用于研究孤独症谱系障碍情绪面孔识别的时间进程，利用客观的证据探究孤独症谱系障碍是否具有情绪面孔识别障碍，对于孤独症谱系障碍的社会性异常的本质有更深刻的理解。

但是目前的研究也出现了许多尚待解决的问题。首先，目前的ERP 研究成果主要集中于早期ERP 成分，更多的与早期感知觉处理的异常有关，而代表后期的高级认知处理过程的ERP 成分的研究较少，加上很多成分的具体意义尚待明确。因此，之后的研究应该着重发挥ERP 时间分辨率的优势，研究孤独症谱系障碍在情绪面孔识别时的神经活动时间进程，了解情绪面孔识别的各个认知阶段，明确孤独症谱系障碍在情绪面孔识别的哪个认知过程上存在障碍。其次，由于孤独症是具有巨大异质性的群体，在选择被试和匹配对照组时，必须同时考虑到实际年龄、言语能力和非言语能力的匹配，以及孤独症谱系障碍智力分布不平均的影响［33］，条件允许的情况下，可以将孤独症个体与正常发育对照组个体进行一一匹配，减少无关变量的影响。为了研究孤独症谱系障碍情绪面孔识别能力的发展模式，以后的研究应该关注年龄更小的孤独症幼儿，并且增加长期的纵向追踪研究，考察成熟对孤独症情绪识别的影响。另一种思路是考察孤独症父母的情绪识别能力，从遗传的角度来理解孤独症情绪面孔识别的异常发育［34］。再次，在实验任务材料的选择上，现有的情绪面孔识别ERP 研究多采用呈现基本情绪图片为主，Baron－Cohen 发现孤独症儿童可以识别基本情绪，但识别复杂的社会性情绪(如羞愧、妒忌等)存在困难［35］。Hall 研究了增强情绪线索对情绪面孔识别的影响［36］，邱天龙等研究了眼部、嘴部信息削弱对孤独症儿童情绪面孔识别的影响［37］，对于以后的相关研究也有所启发。除了选择基本的情绪之外，可以增加复杂的社会性情绪，考察孤独症谱系障碍的表现，同时可以采用视频的方式，或者变化情绪面孔的呈现方式，提供更加接近现实生活的刺激材料［38-39］。最后，ERP 虽然空间分辨率较差，利用偶极子源定位也可以分析大脑不同区域的激活状况，可以发现除单纯分析ERP 成分差异之外的神经活动机制和大脑激活状况。同时将ERP 眼动和fMRI 等认知神经科学技术的有效结合，也将是后续研究的突破口。现有情绪面孔的眼动研究较多［40］，但是眼动轨迹不能反应大脑内部对情绪面孔刺激的加工过程，无法得知孤独症个体在观看情绪面孔时，是否合理的使用了面孔中的情绪信息，而ERP 可以解决这方面的问题。

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