自我身体照片认知加工过程中的早期皮层电位

李晓东　张力为

摘要：在被试进行身体照片认知加工的同时记录其事件相关电位，探讨了自我身体照片和他人身体照片早期认知加工的差异。研究结果表明：自我身体照片和他人身体照片都诱发3个早期成分（N60、P100和N170）。N60的分析没有发现任何效应；P100具有身体照片类型和认知任务类型的交互效应，在主动身体照片方向判断认知任务下，自我身体照片产生的P100波幅大于他人身体照片；N170有身体照片类型主效应，自我身体照片比他人身体照片诱发更大N170。这一结果提示我们：自我身体照片和他人身体照片的认知加工从170 ms左右开始分离。

关键词：自我身体照片；事件相关电位；P100；N170

中图分类号：G804.8文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)04-0515-03

视觉的一个重要功能是提供身份、情绪状态等信息。这些信息使人脑能有效地处理错综复杂的社会情形。为了理解这个错综复杂的过程在神经水平是怎样完成的，病人的神经心理学测试，脑成像和电生理学技术已经被用来调查知觉他人以及他人动作时的神经解剖结构和认知加工的时间进程［1］。我们今天关心的问题是自我身体照片认知加工和他人身体照片认知加工在认知的早期阶段是否存在差异。根据专家化效应假说［2］，我们预计自我身体照片将比他人身体照片诱发更大的早期成分。

1研究方法

1.1被试

18名来自体育学院的学生参加了本实验。年龄为18～25岁，平均年龄为22.4岁。男9女9。所有被试的裸视或矫正视力正常，都是右利手。实验完后给予适当的报酬。

1.2程序

1.2.1刺激和任务将被试自己身体和陌生人身体的彩色照片（泳装）作为刺激材料。每个身体照片都有一定倾斜角度，或从中间向右倾斜45～90°，或中间向左倾斜45～90°。所有被试完成四种实验任务，每种任务都包括两类身体照片：自我身体照片和陌生人身体照片。

1.2.1.1身体照片自陌辨认要求被试对每个呈现的身体照片作自我和他人判断，分别用相应的左右手作按键反应。这个任务要求被试不必注意身体照片的方向。

1.2.1.2被动身体照片左右判断要求被试对每个呈现的身体照片（自我身体照片或他人身体照片）作左右朝向判断，分别用相应的左右手作按键反应。这个任务要求被试不必注意身体照片是谁。

1.2.1.3主动自我身体照片左右判断要求被试只对自我身体照片作左右朝向判断，分别用相应的左右手作按键反应，对陌生人的身体照片不作任何反应（他人身体照片忽略）。

1.2.1.4主动他人身体照片左右判断要求被试只对他人身体照片作左右朝向判断，分别用相应的左右手作按键反应，对自我的身体照片不作任何反应（自我身体照片忽略）。

所有任务都要求被试尽量准确迅速地作出反应。包括4个组共160个trial。每个组包括自我身体照片和陌生人身体照片各20张，其中10张身体照片朝左，10张朝右。被试的性别与陌生人的性别匹配，并且对于每个被试，陌生人都是同一个人。

1.2.2刺激程序刺激呈现在屏幕中央。1个实验的时间流程为：首先在屏幕中央呈现十字注视点500 ms，再500 ms空屏后呈现身体照片300 ms，然后空屏700 ms，这样1个实验共2 s。

2个组间隔时间为1 min，两种任务间隔为5 min。实验期间，要求被试尽可能保持眼睛注视屏幕中央。实验前，让被试熟悉实验材料（图1）。

1.2.3EEG纪录采用NeuroScan脑电记录分析系统，被试戴32导电极帽记录脑电，导联方法采用国际10／20系统。以左右耳突作为参考电极，接地点位于Fz和Cz的中点。采样精度为0.168 μv／LSB，采样频率为1 000 Hz，NeuroScan脑电系统放大器的带通滤波为0.05～70 Hz。电极与头皮的接触电阻调整为小于5 kΩ。

1.3数据分析记录原始脑电，对每个被试的脑电数据进行离线处理。排除眼动和其它伪迹后（不超过±60μV），依据不同实验任务叠加EEG。截取-200～400 ms的脑电数据进行分析，刺激呈现前200 ms的平均电位均值作为ERP测量的基线。根据本研究目的和总平均图，测量N60，P100和N170的波幅和潜伏期。对每个波的波幅和潜伏期以及行为数据进行身体照片类型（2个水平：自我身体照片，他人身体照片）、认知任务（4个水平：身体照片自陌辨认，主动身体照片方向判断，被动身体照片方向判断，身体照片忽略）、半球（2个水平：左，右）和注意水平（两个水平：主动，被动）等因素进行ANOVA分析。

2结果

2.1行为数据分析

身体照片认知加工的反应时见表1。对反应时的结果进行身体照片类型（2个水平：自我身体照片，他人身体照片）×认知任务类型（3个水平：自陌辨认，主动方向判断，被动方向判断）两因素ANOVA分析，发现身体照片类型的主效应显著，F(1,15)=5.31, p=0.04，他人身体照片的认知加工比自我身体照片更快。认知任务类型的主效应也显著，F(2, 14)=17.15, p=0.00，3种认知任务之间的反应时都不一样，身体照片自陌辨认的反应最慢，其次是主动身体照片方向判断，被动身体照片方向判断的反应最快。此外，身体照片类型与认知任务类型的交互作用也达到了显著水平，F(2, 14)=3.96, p=0.04，进一步分析发现只有在主动身体照片方向判断认知任务下，对两类身体照片的反应才有差异。这提示我们注意水平可能影响反应时。对身体照片类型（两个水平：自我身体照片，他人身体照片）×注意水平（两个水平：主动，被动）两因素进行ANOVA分析。结果发现，注意水平的主效应非常显著，F(1, 15)=34.47, p=0.00，被动注意比主动注意条件的身体照片朝向判断快得多；身体照片类型和注意水平的交互作用也达到临界显著水平F(1, 15)=4.1, p=0.06，注意水平对不同身体照片朝向判断的作用不同。进一步ANOVA分析表明，只有在主动注意条件下，自我身体照片朝向判断比他人身体照片朝向判断慢，F(1, 15)=9.49, p=0.01，被动注意条件下，二者没有差别。但无论对于自我身体照片做朝向判断，还是对他人身体照片做朝向判断，主动判断都比被动判断用更长的时间，自我：F(1,15)=41.25, p=0.00；他人：F(1,15)= 11.07, p=0.01。

2.2ERP数据分析

图2分别标明了由自我身体照片和他人身体照片所诱发的ERP。在颞枕部，几个早期成分被自我身体照片和他人身体照片所诱发。它们包括一个早期负波（N60），其波峰位于约60 ms处，接着是一个正波（P100）和一个稍晚的负波（N170），其波峰分别位于约110 ms和170 ms处。两类身体照片诱发的N60没有发现任何差异，下面就P100和N170这两个波进行分析，探讨自我身体照片和他人身体照片早期认知加工的差异。

2.2.1P100的峰值和潜伏期在60～140 ms的时间范围，我们获取了一种在110 ms左右达到峰顶的第一个明显的正向偏移成分，按习惯我们把这种成分叫做P100。测量每个被试4种认知任务下P7和P8点P100的波幅和峰潜期（从刺激呈现至最高峰的时间），得到表2所示数据。

对潜伏期数据进行重复测量的ANOVA分析，没有发现任何效应。

对波幅数据进行重复测量的ANOVA分析，结果只发现身体照片类型和认知任务的交互作用达到了临界显著水平，F(3, 13)=3.18, p=0.06。为了考察认知任务对不同身体照片类型P100的影响，分别对身体照片自陌辨认、主动身体照片方向判断、被动身体照片方向判断、身体照片忽略做ANOVA分析，结果表明：只有主动身体照片方向判断认知任务下，身体照片类型的主效应达到了显著水平，F(1, 15)=5.38, p=0.04，为自我身体照片产生的P100波幅大于他人身体照片，与行为数据相符。

2.2.1N170的峰值和潜伏期N170是从140～220 ms的时间范围（这一时间范围是根据总平均值所显示的波形而确定的）获取的一个负波，这一负波在目标刺激呈现之后170 ms左右达到峰顶(表3)。

用身体照片类型（2个水平：自我身体照片，他人身体照片）×认知任务类型（4个水平：身体照片自陌辨认，主动身体照片方向判断，被动身体照片方向判断，身体照片忽略）×半球（2个水平：左，右）的三因素重复测量的ANOVA分析显示：从潜伏期来看，N170有认知任务主效应，F(3, 13)=5.78, p=0.01，为身体照片忽略产生的N170的潜伏期大于其他3种认知任务。对峰值而言，身体照片类型的主效应达到显著性水平，F(1, 15)=8.14, p=0.01，为自我身体照片产生的N170波幅大于他人身体照片。

3讨论

本研究发现注意水平调节人们对自我身体照片和他人身体照片认知加工的行为表现，在主动注意条件下，自我身体照片朝向判断比他人身体照片朝向判断慢。提示在行为学方面大脑对自我身体照片的认知加工呈现一定的特异性。

通过比较自我身体照片与他人身体照片刺激诱发出的早期ERP成分，探讨人脑对自我身体照片认知加工在神经电生理方面是否具有特异性。研究发现，自我身体照片和他人身体照片都一致地在颞枕部诱发出三个早期成分（N60，P100和N170）。N60的分析没有发现任何效应；P100具有身体照片类型和认知任务类型的交互效应，在主动身体照片方向判断认知任务下，自我身体照片产生的P100波幅大于他人身体照片；N170有身体照片类型主效应，自我身体照片比他人身体照片诱发更大N170。

自我身体照片和他人身体照片在颞枕部N60成分的差异不显著，说明在被试的期待中，自我身体照片和他人身体照片并无差异。Mouchentant-Rostaing（2000）的实验表明［3］，自动、快速而粗糙的分类能在非意识阶段产生（刺激后45～85 ms），且这种分类是由于被试对不同材料的有意识的期待所造成的。

身体照片认知加工诱发的P100没有身体照片类型主效应。这可能是因为早期成分P100与刺激材料物理属性有关，说明自我身体照片和他人身体照片在材料性质上没有差异。另有研究指出［4］，早期成分P100与视觉加工的早期阶段有关。自我/他人身体照片认知加工在早期都涉及视觉加工，也有可能说明这两种身体照片的早期视觉加工程度基本一致。不管是因材料性质，还是早期视觉加工，P100在自我身体照片和他人身体照片之间并无差异，说明在这一时间点上自我身体照片和他人身体照片的认知加工没有发生分离。不过值得注意的是，虽然没有发现P100的身体照片类型主效应，身体照片类型和认知任务类型的交互作用却达到边缘显著水平，进一步分析发现在主动身体照片方向判断认知任务下，自我身体照片产生的P100波幅大于他人身体照片。说明自我身体照片和他人身体照片在这一时间点上的认知加工还是受认知任务类型影响的，与行为结果相符。这一现象说明P100在某一程度上受注意水平的调节。隋洁的研究发现［5］：注意水平可以调节面孔再认产生的N170。这两种调节是否具有共同神经生理基础，还有待更深一层的探讨。

在面孔认知加工的事件相关电位（ERP）研究中，一些学者发现颞枕部的一个潜伏期约为170 ms的负波（N170）与面孔特征的结构分析有关，而与熟悉度、性别、年龄和种族等因素无关，代表面孔认知加工的特异性，反映了Bruce和Young提出的面孔认知模型中的结构编码［6］。在我们的实验中，也发现了类似面孔认知加工的N170。Stekelenburg等人（2004）的研究指出，身体照片认知加工与面孔认知加工的机制具有相似性，颠倒的身体照片也能引起N170幅值和潜伏期的增加［1］。在本研究中，N170具有身体照片类型的主效应，自我身体照片比他人身体照片诱发了更大的N170。这说明身体照片的早期编码在自我和他人之间是有区别，自我身体照片的早期认知加工具有独特性。

我们的结果也暗含了对N170种类特殊性的理解，在面孔认知加工的文献中［7］，对N170是否具有面孔独特性已经提出了质疑。当前的研究发现了N170具有更广泛功能意义，它可能包括面孔和身体照片的整体知觉。

4结论

自我身体照片的早期认知加工具有独特性。自我身体照片和他人身体照片的认知加工从170ms左右发生分离；注意水平对身体照片诱发的P100具有调节作用。

参考文献：

［1］ Stekelenburg J J, Gelder B D.The neural correlates of perceiving human bodies: an ERP study on the body-inversion effect. Neuroreport,2004,15(5):777-780.

［2］ Maurer D, Grand R L, Mondloch C J.The many faces of configural Processing. Trends in Cognitive Sciences,2002,6(6):255-260.

［3］ Mouchentant-Rostaing Y, Giard M H, Aguera P E.Early signs of visual categorization for biological and non-biological stimuli in humans. Neuroreport, 2000,11:2521-2525.

［4］ 买晓琴，罗劲，吴建辉，等．猜谜作业中顿悟的ERP效应［J］.心理科学，2005,37（1），19-25.

［5］ Sui J, Zhu Y, Han S.Self-face recognition in attended and unattended conditions: An event-related brain potential study. Neuroreport,2006,17(4):423-427.

［6］ Bentin S, Deouell L Y.Structural encoding and identification in face processing: ERP evidence for separate mechanisms. Cogn. Neuropsychol,2000,17:35-54.

［7］ 彭小虎，魏景汉，罗跃嘉，等．面孔识别的脑加工成分－N170的ERP研究［J］．航天医学与医学工程，2002，15（4）：303-304.