异族效应影响工作记忆的比较过程：来自ERP的证据*

王 慈 丁晓伟 高在峰 尹 军 水仁德

(浙江大学心理与行为科学系，杭州 310007)

异族效应影响工作记忆的比较过程：来自ERP的证据*

王 慈 丁晓伟 高在峰 尹 军 水仁德**

(浙江大学心理与行为科学系，杭州 310007)

以往有关异族效应的研究主要聚焦在其在知觉阶段的加工机制，尚未有研究探讨异族效应对工作记忆加工过程的影响。本研究采用延迟匹配范式，以反映比较过程中表征冲突的前额N2为指标，对异族效应影响工作记忆比较过程的机制进行了探讨。结果发现，异族效应调节人脸在工作记忆中的比较过程：本族人脸较异族人脸可诱发更负的前额N2。该研究为异族效应的发生机制提供了新的可能解释。

异族效应 工作记忆 前额N2

1 引 言

在日常生活中我们会发现较本族人的面孔，其他种族(如白种人)的人脸面孔彼此较相似、较难区分。该现象首先由Feingold(1914)发现，随后研究揭示该现象普遍存在。研究者将该现象称为“异族效应”(other race effect;Malpass & Kravitz,1969;Meissner & Brigham,2001)，并在近几十年来得到了深入而广泛的研究(for reviews see Meissner & Brigham,2001;Sporer,2001)。目前有关异族效应的研究主要探讨异族效应的产生机制，并发现个体在加工本族面孔与异族面孔上存在显著区别，如人们对本族面孔的加工较异族面孔更加具有整体性(holistic)的加工倾向(Horry,Cheong,& Brewer,2015;Michel,Rossion,Han,Chung,& Caldara,2006;Rhodes,Tan,Brake,& Taylor,1989；Stahl,Wiese,& Schweinberger,2008;Tanaka,Kiefer,& Bukach,2004)。

以往有关异族效应的研究均默认该效应属于一种知觉效应，故所有研究均在知觉层面探讨异族效应的相关机制(e.g.,Caldara,et al.2003;Ito,Thompson,& Cacioppo,2004；Loffler,Yourganov,Wilkinson,& Wilson,2005)。笔者认为，分析比较不同的人脸不仅涉及对面孔的简单知觉加工，个体还往往需要将先前出现的人脸存储在工作记忆(working memory)中，以便将其同正在观察的人脸刺激比较来发现异同(e.g.,Bruce & Young,1986;Gao & Bentin,2011)。然而，迄今尚未有研究探讨异族效应对工作记忆加工过程的影响。该问题的探讨，对探明异族效应的发生机制具有重要的理论意义。

为此，本研究拟就异族效应对工作记忆加工过程的影响进行初步探讨。工作记忆的加工一般包括编码、存储和比较等过程(Todd & Marois,2004)，工作记忆的比较机制在辨别人脸的过程中与异族效应可能存在更为密切的关系，因此本研究聚焦于探讨异族效应对工作记忆比较过程的影响。为了精确反映工作记忆比较阶段的加工特性，笔者采用高时间分辨率的脑电技术来考察面孔的工作记忆加工过程。

考虑到前额N2被认为是可反映工作记忆比较过程的脑电成分(Yin et al.,2011;Yin,Gao,et al.,2012)，笔者拟采用该成分作为主要指标进行探讨。前人研究发现，当工作记忆中存储的表征与知觉输入表征不一致时，会在前额诱发一个比一致时更负的N2成分(e.g.,Folstein & Petten,2008;Gao,Li,Yin,& Shen,2010;Wang et al.,2000,2001)。尽管已有较多关于N2的工作记忆研究，但是这些研究主要采用颜色和形状等刺激(e.g.,Gao et al.,2010;Yin et al.,2011)。目前，仅Chu等(Chu,Wang,& Wang,2007;Zhang,et al.,2001)采用人脸刺激为材料进行了初步探讨。他们一致发现，顺次呈现的两张人脸不同时会诱发更负的前额N2。然而，尚未有研究探讨异族效应是否调节前额N2。笔者预测，由于异族效应的影响，个体对本族人脸间的区别可能更易觉察，因此，较异族人脸而言本族人脸所诱发的N2潜伏期可能会更早，幅值更大。

2 方 法

2.1 被试

13名(8男，5女)某大学学生参加实验。所有被试均为右利手，无任何生理或者心理缺陷，视力或者矫正视力正常，年龄为19～24岁。所有被试均报告没有和西方人存在密切接触。

2.2 材料和仪器

刺激材料包括东方、西方面孔各80张，其中男女各半，表情中性，面部无胡须、眼镜、痣等明显标志。人脸图片经Photoshop软件处理到相同的形状和大小，图片大小设置为228×295像素。此外，明暗、对比度和空间频率也经过Photoshop软件的统一调整。为去除头发、耳朵、脖子等面孔外部特征的影响，面孔置于椭圆区域中(见图1)。为避免肤色对面孔识别影响，实验中人脸皆采用灰阶照片。实验时刺激呈现在屏幕中央(17英寸CRT)，背景为灰色；显示器分辨率为1024×768，刷新频率100Hz。被试通过在PC标准键盘上按键进行反应。实验在暗室中进行，被试距显示器约57cm。

图1 实验中所用刺激形状示例(左边两张为东方面孔，右边两张为西方面孔)

2.3 程序

实验采用延迟匹配任务(见图2)：首先在屏幕中央呈现一个100ms黑色“+”注视点，随后呈现第一张面孔(S1)300ms与对应的掩蔽刺激(通过将人脸打乱后形成，见图2)100ms；空屏700ms后在屏幕中央呈现第二张面孔(S2)300ms。实验中S1和S2的性别、种族均保持相同；被试需判断前后呈现的两张人脸是否“相同”：相同按“J”键，否则按“F”键。实验记录被试的反应时与正确率，同时记录脑电数据。两个试次的时间间隔为2000～3000ms。

图2 实验流程示意图

实验采用2(面孔种族：东方vs.西方)×2(面孔一致性：变vs.不变)的被试内设计；每种实验条件80个试次，共计320次，需要40分钟。实验中东方面孔与西方面孔在不同的区组呈现，实验顺序按照ABBA方式平衡。每个区组中间休息3～5分钟。

2.4 EEG记录和分析

本实验采用ESI-64导脑电记录系统，选取61个头皮位置，利用Ag/AgCl电极帽记录EEG。以左眼眶额上和下部的2个电极记录垂直眼电(VEOG)，以两眼外侧1.5cm处的2个电极记录水平眼电(HEOG)。参考电极置于左侧乳突，接地电极位于FPZ与FZ中央。脑电信号采集增益为500，A/D采样频率为500Hz，滤波带通为0.05～100Hz。电极与头皮间的电阻小于5kΩ。

脑电数据分析时首先将参考电极转换为双侧乳突做参考，随后采用回归法自动矫正眨眼等尾迹。以S2出现前200ms为基线，截取至S2呈现后800ms的数据进行分析。首先对数据进行低通30Hz(24dB/oct)滤波，随后将波幅超过±75μV的EEG数据剔除。

3 结 果

3.1 行为结果

被试辨别不同种族面孔的正确率与反应时结果见图3。对正确率、反应时分别进行2×2重复测量方差分析。

在正确率(图3a)上，所有效应均不显著(ps>0.05)。

在反应时上(图3b)，面孔种族主效应显著[F(1,12)=13.779，p<0.05]，被试对同族东方面孔的反应(M=563ms)显著快于对异族西方面孔的反应(M=631ms)，即存在异族效应；面孔一致性的主效应显著[F(1,12)=9.610，p<0.05]，被试对不变面孔的反应(M=588ms)显著快于对变化面孔的反应(M=606ms)。面孔种族与面孔一致性间的交互作用显著[F(1,12)=5.639，p<0.05]，表明相比西方面孔(M=13ms)，被试对东方面孔变与不变的反应时差异(M=25ms)更大。

3.2 脑电结果

根据前人研究结果(e.g.,Gao et al.,2010;Mao & Wang,2007;Wang,et al.,2000;Yin et al.,2011)，笔者选取FZ和FCZ两个电极进行分析。如图4a所示，在S2呈现后300ms左右，面孔变化相对于不变化有更负的N2成分诱发。笔者截取240～320ms时间段的平均幅值为因变量，对N2的平均幅值进行两因素重复测量方差分析。

结果发现，面孔一致性主效应显著[F(1,12)=32.264，p<0.05]，即面孔变化条件下的波幅显著高于不变条件；面孔种族的主效应不显著[F(1,12)=0.034，p>0.05]。此外，面孔一致性与种族交互作用显著[F(1,12)=36.874，p<0.05]。简单效应分析表明两种种族面孔变化条件下的波幅均显著大于不变条件[本族面孔：F(1,12)=36.88，p<0.05；异族面孔：F(1,12)=13.98，p<0.05]，即不同种族面孔变化均能诱发N2。为进一步分析交互作用，笔者将变化条件下的波幅减去不变条件下的波幅构建差异波(见图4b)来分析N2的幅值大小，对两种种族面孔的N2幅值进行配对t检验，结果表明本族面孔(东方)的N2显著高于异族面孔[西方；t(12)=4.984，p<0.05]。

图3 不同种族条件下的正确率(a)与反应时(b)(误差线表示标准误)

图4 本族和异族面孔引发的N2原始图(a)和差异波(b)

对N2的峰值潜伏期进行重复测量方差分析，结果发现所有效应均不显著(ps>0.05)，提示异族效应不调节N2的潜伏期。

4 讨 论

本研究行为结果表明被试对本族东方面孔的反应显著快于异族面孔，提示异族效应存在。在ERPs上，同以往研究一致(e.g.,Gao et al.,2010;Mao & Wang,2007;Wang,et al.,2000;Yin et al.,2011)，本研究发现顺次呈现的刺激不同时会在前额诱发更负的N2。更为重要的是，尽管同族与异族的前额N2潜伏期一致，但是本族面孔较异族面孔诱发了更大的前额N2，提示相比本族面孔，异族面孔发生变化时观察者对该心理表征变化的觉察阈值更高。

笔者认为，上述结果可能同熟悉性不同的各种族面孔在表征空间维度量上的差异有关。被试对本族面孔较异族面孔有更多的接触，因此更加熟悉(cf.Simon,Segebarth,Ellis,& Rousset,2001)。根据Valentine等人的观点，熟悉度不同的人脸表征在一个多维空间内，但区分的维度不同(Valentine,1991；Valentine & Endo,1992)。在该表征系统中，中心是人脸的原型表征(一般为平均面孔)，节点是相互独立的人脸表征，节点与人脸原型表征间的距离决定了该面孔的区分度。熟悉的人脸表征分布在维度较多的空间中，可通过多个面孔特征(如眼睛、鼻子、嘴巴、头发等)进行表征区分；不熟悉的面孔其表征空间维度较少，表征间差异小，区分度小。由于异族面孔相对陌生，面孔的变化引发的心理表征差异小，从而导致N2的幅度显著小于本族面孔。

本研究通过考察工作记忆中存储的面孔与当前知觉到的面孔进行比较的过程，为异族效应的发生机制提供了新的神经学依据。以往此类研究大多采用与人脸编码相关的N170作为指标(Foreman,Vizioli,Rousselet,& Caldara,2010；Vizioli,Rousselet,& Caldara,2010；Walker,Silvert,Hewstone,& Nobre,2008；Wiese,Stahl,& Schweinberger,2009)，而本研究首次采用反映工作记忆比较的前额N2，并发现该成分可敏感揭示异族效应加工过程中的不同脑机制。更为重要的是，以往众多研究中被试不需主动加工面孔，故其实验结果可能仅反映了不同种族面孔的底层知觉加工过程(Magnussen,Idas,& Myhre,1998;Gegenfurtner & Sperling,1993)。在日常生活中，人们并非仅对面孔进行知觉，而通常需要将当前知觉到的面孔与记忆中的表征进行比较，以便有效地实现面孔识别。本研究在S1后采用掩蔽和空屏(700ms)，可最大限度地避免知觉表征的干扰，其加工要求有工作记忆的参与，最终需形成记忆表征，能够更完整地体现日常生活中人脸识别的过程。

此外，本研究对于理解人脸在工作记忆中的比较过程亦具有重要启发意义。Zhang等(2001)发现，人脸刺激在工作记忆的比较过程中会顺次出现N2、N400两个ERP成分；而一般的视觉刺激比较仅会诱发一个N2成分。Zhang等以此提出人脸的比较过程不同于一般刺激，具有两个比较环节，可能属于人脸加工的一种特性。然而，笔者认为，上述结果可能与Zhang等人所采用的实验刺激有关。在其研究中，所有的人脸刺激都包含有发型等无关的内容，这些人脸无关的信息可能干扰了真实的人脸比较过程。在本研究中，笔者对人脸材料进行了严格的控制，发现同一般刺激相同，人脸的变化过程中亦仅能诱发一个N2成分，且该成分的诱发潜伏期并不受异族效应的调节。因此，笔者认为，至少在工作记忆的比较环节上，人脸同一般刺激相同。

5 结 论

本研究获得以下结论：异族效应对人脸在工作记忆中的比较过程存在影响，本族人脸较异族人脸可以诱发更负的前额N2。本研究为异族效应的发生机制提供了新的神经学证据。

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Other Race Effect Influences Comparison Process in Working Memory:An ERP Study

WANG Ci,Ding Xiao-wei,GAO Zai-feng,YIN Jun,SHUI Ren-de

(Department of Psychology,Zhejiang University,Hangzhou 310007,China)

Previous studies predominately investigated the perceptual mechanisms underlying the other race effect,however,no study has explored whether the other race effect modulates the face processing in working memory (WM).The current study addressed this issue by focusing on the comparison process of WM.In a delayed matching-to-sample paradigm,we presented two faces sequentially with 700 ms blank interval between.Anterior N2 was taken an index to reflect the comparison process in WM.We found that the anterior N2 was elicited when the two sequentially presented faces were different,regardless of their races.Critically,the own-race face evoked a significantly larger N2 than the other-race face,suggesting that the other race effect modulates the comparison process in WM.

other race effect,working memory,anterior N2

国家自然科学基金(31271089,31170974,31170975,61431015)

B842

A

1006-6020(2015)-03-0219-07

** 通信作者：水仁德，男，浙江大学副教授，E-mail:rshui@zju.edu.cn。