7～10岁自闭症谱系障碍儿童对情绪面孔的觉察与加工，本文主要内容关键词为：自闭症论文,谱系论文,面孔论文,障碍论文,情绪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
文章编号：1001-4918（2011）05-0449-458 中图分类号：B844.1 文献标识码：A
1 引言
面孔是一种丰富的有关他人情绪状态的信息源（Rosset,Rondan,Da Fonseca,Santos,Assouline,Deruelle,2008），辨认面部表情的能力是情商的一个重要成分（王妍，罗跃嘉，2005）。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（de Wit,Falck-Ytter,& von Hofsten,2008），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（Hoehl,Wiese,& Striano,2008; Nachson,1995）。
大量研究发现，自闭症谱系障碍（autism spectrum disorder,ASD）者难以完成这一简单的观察任务。收集ASD者面孔觉察、加工等客观生理反应指标，将加深对其社会认知机制的理解，有利于ASD早期识别和有效干预（陈顺森，自学军，张日昇，2011）。研究发现，ASD者对面孔的觉察、加工方式不同于正常人，这可能对其面孔感知、社会功能和社会认知产生影响（Dalton et al.,2005; Riby & Hancock,2008b）。他们缺乏与情境相应的面部表情，不会寻找或留意他人的情感线索，难以识别环境和他人的情绪行为（Braverman,Fein,Lucci,& Waterhouse,1989），不会做出适当的判断和反应（兰岚，兰继军，李越，2008；Gross,2004），较少感情表达（Yirmiya,Kasari,Sigman,& Mundy,1989）。当要求他们对面孔表情予以判断或观看社交场景时，他们更注意面孔下半部分特征区，而对上半部分缺乏敏感（Klin,Jones,Schultz,Volkmar,& Cohen,2002），这种只注意面孔的部分而非整体特征来判断面孔情感，使他们难以解读他人情绪（Gross,2004）。
Green,Williams和Davidson（2003）发现，常人更关注负性情绪面孔的特征区。然而，Pelphrey等人（2002）发现，ASD者对六种基本表情（喜、哀、怒、恐、惊和恶）的扫描路径显然不同于正常者，他们无法像常人那样长时间注视眼睛区域，更多地注视耳朵、下巴等非特征区。行为研究发现，他们对面部情绪表情的视觉注意减少，对其感知也存在缺陷，尤其对各种负性情绪表情理解困难（李咏梅，静进，邹小兵，金宇，五十岚一枝，2009）。de Wit,Falck-Ytter 和von Hofsten（2008）发现，尽管ASD者对面孔特征区的注视时间少于正常组，但与常人相似的是，他们对负性情绪面孔的眼部区域扫描多于正性情绪面孔。来自ERP研究发现，与控制组相比，3～4岁ASD儿童观看中性或恐惧面孔时，其对恐惧面孔反应异常，只有较小的N300，没有表现出大波幅负性慢波（Dawson,Webb,Carver,Panagiotides,& McPartland,2004）。
从场景中觉察到面孔，是从面孔获得社交信号至关重要的第一步（Riby & Hancock,2008a），ASD者面孔加工的困难可能是因其面孔觉察困难所造成的。我们发现，面孔与背景语义不一致并不能促进ASD儿童对面孔的觉察，背景语义的破坏延长了正常儿童的觉察时间，而ASD儿童面孔觉察与加工情况却与完整背景条件下相似（Bai,Chen,& Shen,2010）。如前所述，正常个体对不同情绪面孔的反应不同，ASD者对面孔的加工方式可能也受面孔情绪性影响，为此，本研究借鉴Riby和Hancock（2008a）的实验任务，在已有研究（Bai et al.,2010）基础上，设计两个实验任务。实验一是在风景图片中嵌入三种情绪面孔（恐惧、愉快、中性），探讨在背景与面孔语义不一致情况下，ASD者对情绪面孔的觉察和加工。实验二是将包含有三种情绪面孔（恐惧、愉快、中性）的完整场景图片切分并打乱顺序后制成乱序图像，通过比较，了解在背景语义破坏条件下，ASD者对情绪面孔的觉察和加工。
基于神经生物学的进化论观点（Williams,Moss,Bradshaw,& Mattingley,2005），本研究假设，两个实验任务中，与愉快面孔、中性面孔相比较，恐惧面孔更快速地捕获正常儿童、ASD儿童的注意；由于ASD对面孔视觉注意、加工障碍，两个任务中不同情绪面孔捕获ASD儿童注意的时间均相应地长于正常儿童，而ASD组注视不同情绪面孔的时间相应地少于正常儿童，且不同情绪间存在差异。
2 实验一
语义不一致背景下情绪面孔的觉察与加工
2.1 研究目的
在对象与背景语义不一致背景下，通过与正常儿童进行比较，了解ASD儿童的眼动特征，以了解其对情绪面孔的觉察及面孔信息特征区的加工方式。
2.2 方法
2.2.1 被试
从特殊教育机构招募ASD者14名（男孩12名，女孩2名），因1名男孩不能完成本实验任务而将其剔除，年龄介于7～10岁（M＝8.69，SD＝0.97），全部视力或矫正视力正常。所有被试均先经过儿童医院临床诊断并根据《中国精神障碍分类与诊断标准（第三版）》（CCMD－Ⅲ；中华医学会精神病学分会，2001）诊断为自闭症。经儿童医院儿科医生根据《儿童自闭症评定量表》（childhood autism rating scale,CARS; Schopler,Reichler,& Renner,1988）评定，被试分数均处于诊断范围之内（30～54分），2名儿童均为轻中度、11名为重度自闭症。排除遗传疾病、重要感觉或运动神经损伤发作、重大身体残障。
从某小学一年级至四年级随机选择儿童20名（男孩9名，女孩11名）为正常组（typically developing,TD）。年龄介于7～10岁（M＝8.45，SD＝0.97），全部视力或矫正视力正常。经与班主任访谈，排除精神疾病史、发展障碍或神经疾病。
受低功能自闭症儿童言语能力、理解力限制，无法对ASD组被试的智商进行标准化评估，故两组智商未能匹配（Eagle,2003）。
2.2.2 仪器
使用Tobii 120眼动仪及其软件包记录每位被试的凝视行为。眼动仪与一台惠普Compaq511电脑连接并用其控制。取样率为120 Hz，双眼9点校准。在1°视角内至少注视持续100毫秒才确定为注视。
2.2.3 材料
54张风景图片，源自中国情绪材料情感图片系统（Chinese Affective Picture System,CAPS；白露，马慧，黄宇霞，罗跃嘉，2005），均为中性情绪图片（9点量表评分，效价：M＝5.74，SD＝0.43，唤醒度：M＝4.53，SD＝0.45）。用Photoshop处理成灰白色图像，图片规格640×480像素，位于屏幕正中，四周底色为白色。
27张情绪面孔图片，源自中国化面孔情绪图片系统（Chinese Facial Affective Picture System,CFAPS；王妍，罗跃嘉，2005），正面、目光平视。其中9张中性面孔（认同度：M＝90.46，SD＝5.15，强度：M＝5.75，SD＝0.24），9张恐惧面孔（认同度：M＝79.35，SD＝9.94，强度：M＝6.92，SD＝0.75），9张愉快面孔（认同度：M＝99.53，SD＝0.78，强度：M＝6.42，SD＝0.58）。处理成灰白色，规格为64×73像素。
将27张风景图片分别等分为9格，与3种共27张情绪面孔随机组合，确保每种情绪面孔在每格均出现一次（如图1、图2），所有被试使用同一组材料。面孔位于每格正中，所嵌入的面孔是原图片中不可能发生的情况（Underwood & Foulsham,2005）。
2.2.4 研究设计
采用2（被试类型：ASD儿童、正常儿童）×3（面孔情绪类型：中性、恐惧、愉快）两因素混合设计。被试类型为组间变量，面孔情绪类型为组内变量。
2.2.5 实验程序
在自闭症培训机构或学校比较安静的地方进行。（1）被试坐在距离眼动仪显示器55～65 cm的椅子上。对每位被试双眼进行9点校准。（2）被试观看图片。指导语：“请看屏幕上的每张图片”。有嵌入面孔的27张图片与另外27张纯风景图片随机顺序间隔编排，呈现给每位被试，每张图片呈现5秒，然后呈现1秒白屏，在开始与结束时分别呈现3张纯风景图片作为练习，不作为结果分析对象。（3）被试观看图片期间，不要求其进行决定或判断。图片呈现完毕就可以离开。（4）实验共用时8分钟左右。
2.2.6 分析指标
根据观看整幅图片时间，删除平均数加减3个标准差以外的图片有关数据。
采用Tobii兴趣区（area of interest,AOI）多边形工具确定面孔加工兴趣区：面孔、眼睛、嘴巴。
根据已有研究（Riby & Hancock,2008a; van der Geest et al.,2002），确定以下分析指标：
①首次注视前时间（time to first fixation,TFF）：从图片呈现开始到被试首次注视到嵌入物之间的时间。
②前注视点数（fixation before,FB）：从图片呈现开始到被试首次注视到嵌入物之间的注视点数量。
③注视时间（fixation duration,FD）：被试从首次注视目标到目光离开目标的时间。
④首次注视持续时间（first fixation duration,FFD）：被试首次注视目标的持续时间。
⑤注视次数（fixation count,FC）：被试从首次注视目标到目光离开目标的注视点数量。
2.3 实验结果
2.3.1 自闭症组与正常组对不同情绪面孔的觉察
以TFF、FB为面孔觉察的眼动指标，结果见表1和表2。
重复测量方差分析显示，在觉察情绪面孔所使用的时间（TFF）上，被试类型主效应显著，
＝25.52，p＜0.001，即ASD组所用觉察时间多于正常组；面孔情绪类型主效应不显著，
＝0.34，p＞0.05，即觉察不同情绪面孔的时间没有显著差异；交互作用不显著，＝0.58，p＞0.05。
两组在觉察到情绪面孔之前的注视点数量（FB），被试类型主效应显著，＝22.49，p＜0.001，即ASD组觉察到情绪面孔之前的注视点多于正常组；面孔情绪类型主效应不显著，＝1.71，p＞0.05，即觉察到不同情绪面孔前的注视点并无显著差异；交互作用不显著，＝0.29，p＞0.05。
2.3.2 自闭症组与正常组对不同情绪面孔的加工
以整个面孔为兴趣区，以FD、FFD、FC为面孔加工指标，结果见表1和表2。对情绪面孔注视时间（FD）方面，被试类型主效应显著，
＝22.50，p＜0.001，即ASD组注视面孔的时间少于正常组；面孔情绪类型主效应显著，＝8.91，p＜0.01，即两组注视恐惧情绪面孔的时间多于中性面孔和愉快面孔；交互作用不显著，＝1.88，p＞0.05。
对情绪面孔首次注视时间（FFD）方面，被试类型主效应显著，＝12.30，p＜0.001，即ASD组对情绪面孔的首次注视时间少于正常组；面孔情绪类型主效应不显著，＝1.63，p＞0.05，即对不同情绪面孔的首次注视时间没有显著差异；交互作用不显著，＝1.72，p＞0.05。
情绪面孔上的注视点数量（FC）方面，被试类型主效应显著，＝20.10，p＜0.001，即ASD组对情绪面孔的注视点少于正常组；面孔情绪类型主效应不显著，＝1.61，p＞0.05，即对不同情绪面孔的注视点数量没有显著差异；交互作用不显著，＝0.29，p＞0.05。
以眼睛区、嘴巴区为兴趣区，以注视时间（FD）为指标，进一步了解ASD儿童对不同情绪面孔特征区的加工方式，结果见表3。
重复测量方差分析显示，对眼睛的注视时间，被试类型主效应不显著，＝2.71，p＞0.05，即两组对眼睛的注视时间并无显著差异；面孔情绪类型主效应显著，＝8.23，p＜0.001，即对恐惧和中性的眼睛注视时间长于愉快的眼睛；交互作用不显著，＝0.03，p＞0.05。
对嘴巴的注视时间，被试类型主效应显著，＝6.83，p＜0.05，即ASD组注视嘴巴的时间显著少于正常组；面孔情绪类型主效应显著，＝8.15，p＜0.001，即对恐惧和愉快的嘴巴注视时间长于中性嘴巴；交互作用不显著，＝2.65，p＞0.05。
总之，ASD儿童对面孔特征区的加工时间少于正常儿童，但模式却很相似（图3、图4）。
图3 ASD组对愉快面孔的注视热点图
图4 正常组对愉快面孔的注视热点图
3 实验二 乱序背景下情绪面孔的觉察与加工
3.1 研究目的
实验一的情绪面孔是嵌入于完整的风景图片中。Bai等人（2010）认为，这种呈现方式下，正常被试能够快速获得背景梗概，与背景语义不一致信息（如面孔）能在很短时间内优先被发现。实验一发现，ASD儿童对面孔的觉察与加工都显著劣于正常儿童，而面孔觉察并未表现出某一情绪的优先效应。那么，在背景信息遭到破坏的乱序图片中，正常儿童获取背景梗概优势不再，ASD儿童对不同情绪面孔的觉察与加工是否有别于正常儿童，是否存在面孔的某一情绪优先的效应？
3.2 方法
3.2.1 被试
同实验一，原实验一未能完成任务的1名被试完成了实验二的任务。自闭症者14名（男孩12名，女孩2名），年龄介于7～10岁（M＝8.64，SD＝0.95）。正常组儿童20名同实验1。
3.2.2 仪器
同实验1。
3.2.3 材料
27张乱序图片（如图5），包括中性、恐惧、愉快的面孔各9张。这些图片原本展现了某一范围内的环境特征（如图6）。处理成灰白色图像，规格540×720像素。采用Riby和Hancock（2008a）的办法，将图片裁切成9片，打乱顺序后重新组合成一张乱序图片。由于材料的特异性，每张面孔都呈现于大小相同的9个方格之一，其面积为180×240像素。确保3种情绪面孔分别在每个格子呈现一次。图片位于屏幕正中，四周底色为白色。
图5 实验2乱序图片材料示例
图6 实验2乱序图片原图片示例
经实验后询问，被试确认不认识图片中的任何人物。
3.2.4 研究设计
采用2（被试类型：ASD儿童、正常儿童）×3（面孔情绪类型：中性、恐惧、愉快）两因素混合设计。被试类型为组间变量，面孔情绪类型为组内变量。
3.2.5 实验程序
在实验一完成后间隔一天进行。
（1）校准。同实验1。
（2）被试观看图片。指导语同实验1。以随机顺序向每位被试呈现27张乱序图片，每张图片呈现5秒，然后呈现1秒白屏，在开始与结束时分别呈现3张乱序图片作为练习，不作为结果分析对象。
（3）实验共用时4分钟左右。
实验操作同实验1。
3.2.6 分析指标
分析指标同实验1。
3.3 实验结果
3.3.1 自闭症组与正常组对不同情绪面孔的觉察
两组在觉察情绪面孔的眼动指标（TFF、FB）见表4和表5，图7和图8分别呈现一个自闭症儿童、一个正常儿童的眼动扫描情况。
重复测量方差分析，结果显示，在觉察情绪面孔所使用的时间（TFF）上，被试类型主效应显著，
＝9.52，p＜0.001，即ASD组所用觉察时间长于正常组；面孔情绪类型主效应显著，
＝6.91，p＜0.01，对恐惧面孔的觉察时间显著少于觉察愉快面孔和中性面孔的时间；交互作用不显著，＝2.97，p＞0.05。
在觉察到面孔之前的注视点数量（FB），被试类型主效应显著，＝12.39，p＜0.001；面孔类型主效应显著，＝5.31，p＜0.01，在觉察到恐惧面孔前的注视点数少于另外两类面孔（
＜0.01，
]＜0.001），在觉察到愉快面孔前的注视点数略少于中性面孔（p＝0.067）；交互作用不显著，＝0.42，p＞0.05。
3.3.2 自闭症组与正常组对不同情绪面孔的加工
以整个面孔为兴趣区，以FD、FFD、FC为面孔加工指标，结果见表4和表5。注视情绪面孔时间（FD）方面，被试类型主效应不显著，
＝3.69，p＞0.05；面孔情绪类型主效应显著，＝38.48，p＜0.001，两组对中性面孔的注视时间少于恐惧面孔、愉快面孔（
＜0.001，
＜0.001），对愉快面孔注视时间也显著少于恐惧面孔（p＜0.05）；交互作用不显著，
＝1.84，p＞0.05。
首次注视情绪面孔时间（FFD）方面，被试类型主效应不显著，＝0.02，p＞0.05；面孔情绪类型主效应不显著，
＝0.77，p＞0.05；交互作用不显著，＝0.31，p＞0.05。
对情绪面孔的注视点数量（FC），被试类型主效应显著，＝5.66，p＜0.05，ASD组对面孔的注视点少于正常组；面孔情绪类型主效应显著，＝30.72，p＜0.001，对恐惧面孔注视点多于另外两类面孔（＜0.001，＜0.01），对愉快面孔注视点多于中性面孔（p＜0.01）；交互作用不显著，＝0.36，p＞0.05。
以眼睛区、嘴巴区为兴趣区，以注视时间（FD）为指标，进一步了解ASD儿童对不同情绪面孔特征区的加工方式，结果见表6。
对眼睛区域的注视时间，被试类型主效应不显著，＝0.07，p＞0.05；面孔情绪类型主效应显著，＝25.50，p＜0.001，注视恐惧眼睛时间显著长于中性、愉快的眼睛；交互作用显著，＝8.64，p＜0.001。简单效应分析显示，ASD对三种情绪面孔的眼睛注视时间差异未达到显著水平，＝2.52，p＞0.05；正常儿童对恐惧眼睛注视时间显著长于另外两种情绪的，
＝37.84，p＜0.001。
对嘴巴区域的注视时间，被试类型主效应不显著，＝0.78，p＞0.05。面孔情绪类型效应显著，＝17.44，p＜0.001；交互作用显著，＝3.25，p＜0.05。简单效应分析显示，ASD对恐惧、愉快嘴巴区的注视时间显著长于中性，
＝6.09，p＜0.01；正常儿童对愉快嘴巴区的注视时间显著长于恐惧、中性的，＝16.42，p＜0.001。
3.3.3 情绪面孔觉察与加工的跨实验比较
为了了解两组儿童对情绪面孔觉察与加工跨实验的稳定性，采用配对样本t检验，分别考察两组被试在实验一、实验二条件下不同情绪面孔觉察（TFF、FB）与加工（FD、FFD、FC）指标，结果见表7。ASD组儿童对三种情绪面孔的觉察与加工的困难呈现出跨实验的稳定性，各项指标没有显著差异；而正常儿童对三种情绪面孔的加工都受到很大程度影响，相应指标（FD、FFD）均呈现出显著的差异；但有意思的是，正常儿童对中性面孔、愉快面孔的觉察受到了显著影响，而仍然能够快速觉察恐惧的面孔，未呈现出显著差异。
4 讨论
4.1 ASD儿童对情绪面孔觉察与加工的特点
本研究中，ASD儿童觉察面孔的时间都长于正常儿童，平均要在第4、5个注视点才觉察到面孔，而正常儿童第2、3个注视点就已落在面孔区域。这意味着ASD儿童对面孔的视觉注意速率弱于正常儿童。但是，ASD儿童对面孔的觉察与加工模式与正常儿童相似，即：（1）对恐惧面孔的注视时间均长于另两种面孔，（2）在语义不一致背景下对三种情绪面孔的觉察时间无显著差异，（3）在乱序背景下，对恐惧面孔的觉察时间显著少于愉快面孔、中性面孔的时间。这种反应倾向说明，他们对情绪面孔的觉察与加工能力并未完全受损。研究一使用的背景是风景图片，其信息量可能分布不均，一些低水平视觉刺激可能分散被试注意，影响面孔的觉察与加工。由于未对背景进行显著性地图（saliency map）评估，尚需进一步明确该因素的可能影响。
此外，与先前研究一致，ASD儿童对面孔的觉察与加工模式表现出跨实验的稳定性，而正常儿童却受到背景性质变化的显著影响。背景信息破碎可能导致面孔之外的其他部分都成为一般的无意义新异物，分散了正常儿童的注意（Bai et al.,2010）。弱中枢统合理论（weak coherence account theory）认为，ASD者加工信息发生在局部而非整体水平上，无法获取信息的核心意义（Jolliffe & Baron-Cohen,1999; Snowling & Frith,1986）。由此，ASD儿童对情绪面孔觉察与加工方面的异常，可能由于其注意更多被局部信息所吸引，对背景整体梗概的语义获得存在困难，从而影响了其对与场景语义不一致信息的觉察。
4.2 恐惧面孔的偏向效应
正常人对潜在的威胁性面孔扫描时间更长，更多注视正性情绪面孔的嘴部，更多注视负性情绪面孔的眼部，7个月大的孩子就表现出这种效应（Green et al.,2003,de Wit et al.,2008）。因为这些区域最能展示该类情绪的特征信息，愉快面孔主要表现在嘴巴部位，恐惧的信息主要通过眼睛、嘴巴部位联合表现，正性情绪面孔的嘴角往后收紧而恐惧时下眼睑紧张（Ekman & Friesen,1975）。从神经生物学的进化论来看，这反映了人们对威胁性情境（社交）中的高度警觉（Williams,Moss,Bradshaw,& Mattingley,2005）。我们发现，ASD儿童对恐惧面孔的注视时间长于中性面孔、愉快面孔，这种注意偏向与正常儿童相似。当背景语义梗概不易获得时，正常儿童对中性、愉快面孔的觉察都受到了显著影响，而对恐惧面孔仍然表现出快速的觉察。这些结果支持了正常儿童对不同情绪面孔内部特征加工时的注意偏向效应。而这种情况下，ASD对三种情绪眼睛的注视时间没有差异，对恐惧面孔与愉快面孔的嘴巴注视时间无显著差异，这一定程度上反映了他们对不同情绪信息特征理解上的困难。但正如de Wit,Falck-Ytter和von Hofsten（2008）所发现的，ASD儿童与正常儿童一样，看消极情绪面孔（恐惧、愤怒）眼睛的时间多于看积极情绪（愉快、平静）面孔的时间。对面孔视觉加工能力的减弱可能是由于ASD儿童把注视厌恶当做一种补偿行为，他们对面孔不佳的眼动表现和注视技巧也可能是注视厌恶导致的（Brenner,Turner,& Muller,2007），因此可能与ASD儿童对目光回避、厌恶导致整个面孔注视时间整体较短有关。
总之，在本研究条件下，ASD儿童对不同情绪面孔的觉察时间长于正常儿童，面孔加工时间少于正常儿童，对恐惧面孔的注视时间长于对中性或愉快面孔，其对三种情绪面孔的觉察与加工模式与正常儿童相似。
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