眼动指标的认知含义与测谎价值

任延涛++孟凡骞

摘要 眼动研究法是认知心理学研究中的重要方法，具有无损伤、生态化的特点。而基于眼动方法的测谎技术与传统测谎技术相比，也是一种具有较高信度与效度的心理测试方法，在实际应用中具有较大的优势。对眼动行为指标进行分析，可以考察“谎言”机制，一些眼动指标，如首视点、注视时间、注视次数、眼跳距离、回视数、瞳孔直径、兴趣区、眼跳潜伏期、眼动轨迹等，都具有一定的测谎价值。但眼动测谎方法目前尚处于研究阶段，仍存在一定不足，亟待不断完善。关键词 眼动；认知；测谎

分类号 D9172测谎技术是将心理学与计算机科学等多种相关学科融为一体，对个人内心的隐瞒意图和状态进行探测的一门科学。20世纪初，随着现代测谎技术的不断发展，测谎技术以其较高的测试信度与效度为诸多应用领域所认同、接受。在刑事侦查实践中，测谎技术的大量运用极大提高了刑事侦查工作的效率。从某种程度上说，测谎技术的运用具有重大的变革意义。但是，随着传统测谎技术在司法实践领域的广泛运用，其自身的技术缺陷与不足也变得更加明显。以多道生理测试仪为主体的传统测谎技术，在“反测谎”及测试“伪反应”等问题上，面临诸多质疑。随着生物学与心理学的发展，尤其是认知神经科学的兴盛，一些基于脑科学的测谎技术，如fMRI、PET、ERP技术也逐渐出现，但这些技术尚未成熟，也存在诸多缺陷与不足。近年来，在实验心理学与认知心理学领域，国内外研究者运用眼动跟踪记录技术考察人的认知加工过程，取得了一定的进展。

1眼动与眼动记录技术简介

人的信息获取80%是依靠视觉，眼球运动是视觉信息输入的主要方式。人类眼球运动有三种基本类型：注视、眼跳和追随运动。注视是指将眼睛的中央凹对准目标刺激的活动。眼跳是注视点的快速转移，从而将需要注视的对象保持在视网膜中央凹区域，以此获得清晰的视觉。追随运动是指眼睛追随一个运动的物体移动。

眼睛是心灵的窗户，人类自始就通过观察人的眼睛来分析判断其内在的心理活动。19世纪末，国外研究者开始通过分析人的眼球运动来考察人的心理活动，分析眼动行为与心理活动的关系，专门记录眼球运动的装置——眼动仪也随之出现。眼动仪的出现为心理学研究者进行不同条件下的视觉认知加工提供了重要手段。一百多年来，眼动记录技术不断发展，由简单粗糙到智能成熟，先后经历了观察法、后像法、机械记录法、光学记录法、影像记录法等多种方法的演变。近些年来，随着计算机技术、红外技术和微电子技术的飞速发展，高精度眼动仪也开始出现，极大地促进了眼动记录技术的推广与运用，尤其在认知心理学研究中，这一手段成为一种不可替代的研究技术。

2眼动技术测谎的可行性

2.1眼动技术是观察“谎言”机制的重要手段

认知心理学认为眼运动与认知之间存在诸多关联一致性。美国心理学家Just和Carpenter的直接假说（Immediacy Assumption）和眼脑假说（Eyemind Assumption）都指出眼运动与认知的直接联系。因此，对眼动轨迹的追踪分析就成为考察大脑认知活动过程的一种有效途径。研究表明，眼运动的速度、眼跳动距离、注视停留时间及扫描路线等指标都是分析大脑认知加工过程的有效指标，对这些指标的综合分析能揭示复杂的认知活动变化。同时，微小眼跳与瞳孔直径等指标又与人的情绪状态存在很大的相关性，对于焦虑紧张等负性情绪的反应尤其灵敏。因此，通过眼动技术，既可以分析认知加工过程，又可以分析认知过程所伴随的情绪反应，而“谎言”产生机制则恰是认知加工与情绪加工双重加工的合体，重点体现为记忆与情绪反应，所以，眼动技术可以作为观察“谎言”机制的重要手段。

2.2眼动技术具有特有的“测谎”优势

传统的多道生理心理测试仪（polygraph）是当今用于刑事测谎的最为普遍的技术，其操作简便，反应灵敏，易于学习。但多道测试仪的原理是测量情绪反应所伴随的生理反应，而并非认知过程本身，这就使得这种技术效度较低，尤其是难以避免假阳性问题，因此这一技术逐渐被事件相关电位技术（ERP）等新技术所取代。事件相关电位测谎技术通过给予受测人一定刺激（视觉、听觉）来探测所产生的诱发电位，直接考察说谎认知过程本身，具有较高的信度与效度。但由于诱发电位本身的复杂性要求这种测谎技术的操作者掌握诸多心理学知识，如认知神经科学、实验心理学、认知心理学等，同时还要具备刑事侦查学的相关知识，而且操作者在测试前需科学合理地制作刺激材料，并在测试中严格控制无关变量，这就使得事件相关电位测谎技术在公安实践中较难普及。相对于以上两种技术，眼动测谎技术有着明显的优势：一是易用性，眼动技术中眼动记录设备操作简单，同时数据分析也较为形象直观，测试操作人无需太多专业背景与专业训练；二是生态化，眼动记录设备往往采取无接触方式，不影响正常的认知加工，不同于ERP技术受到电极帽导电膏的影响，可以用于真实的审讯环境中，也可以用于一般性证人测试，这种生态化的测试手段，会使测试结果更加客观、真实；三是高效度，与多道测谎技术相比，由于眼动技术是考察视觉认知加工过程，其测量效度要更高，而且某种程度上与事件相关电位测谎有着同样的效度，同时，眼动技术也可以结合认知过程所伴随的情绪指标进行辅助分析，使心理测试的信度与效度大大提高。

3眼动指标的认知含义与测谎价值

通过分析眼动指标进行个体心理加工过程的分析考察是当代心理学研究的重要方法之一。以下从众多基于眼动技术的相关心理学研究中选取具有一定测谎意义的指标进行阐述，探讨该指标在测谎方面的应用价值。

《心理技术与应用》 2015年第7期 （总第23期）任延涛孟凡骞眼动指标的认知含义与测谎价值3.1首视点

首视点，即第一次注视位置，它往往反映被测人的兴趣点（与关心、焦虑事件相关）。刑事测谎中，首视点指标往往反映出被测人对案件信息的不同关注点，具有一定的鉴别力。但是，首视点指标也容易受到刺激材料物理特性的影响（Kirchner，2006）。第一，材料的新异性特性（亮度、颜色、轮廓等），即刺激材料中，某部分信息在亮度、颜色、轮廓、材质等特性上与周围环境形成鲜明对比，则这部分信息更能引起人的首次注视；第二，活动性，即运动的信息相对于静止的信息更能引起注视；第三，危险性，有些危险性信息，如刀、枪等，能引起人更多的首次注视。在刑事测谎中，图像刺激中要避免具有以上特征的材料，要考虑到刺激材料的这些物理特性对人的眼动行为的影响，以排除无关变量干扰（任延涛，韩玉昌，隋雪，2006）。

3.2注视时间

从直接假说（Immediacy Assumption）和眼脑假说（Eyemind Assumption）开始，许多研究数据表明，对某信息的注视时间一般即是对此信息的认知加工时间。认知加工难度较大时，也即认知负荷大时，注视时间会相应延长。在刑事测谎中，注视时间是较为有效的测试指标，它可以反映受测人对某信息的熟悉度与关注度，如现场场景信息、作案工具信息、面孔信息等。同时，也可结合瞳孔数据，分析受测人的情绪状态，如焦虑、恐惧等。有研究表明，考察不同熟悉度的面孔识别过程中，被试的注视时间及瞳孔直径有显著的差异。所以，注视时间这一指标对于刑事测谎中的熟悉度检验有着重要的研究意义。

3.3注视次数

注视次数是以某一个特定研究区域（兴趣区）为单位，计算受测人对这一单位区域的注视次数，它反映受测人对该区域的熟悉度与兴趣度。在刑事测谎中，可以现场某一环境作为刺激材料，划定作案人了解的与作案相关的特殊区域，测试受测人对这一区域的注视次数。这一参数能清晰反映受测人的知情度或熟悉度。当然，在刑事测谎中，可根据不同的测试目标选取相应的测试材料，划定不同的兴趣区，从而分析这一兴趣区内受测人的注视次数，如杀人案现场尸体位置（移除尸体），盗窃案现场钱物遗失位置等都可以被划定为兴趣区。

3.4眼跳距离

眼跳是一种快速的注视转移，是将视网膜的中央凹重新定位到视觉场景中的一个新点上，以此来获得精确而清晰的视觉（Schall，2002）。眼跳距离，是指从前一个注视点向下一注视点进行视线转移时，两个注视点之间的夹角，往往以角度为单位。这一指标反映视觉加工的广度，夹角越大则信息加工广度越大。在刺激材料中，信息量较大部分的眼跳角度小，或兴趣区内的眼跳角度要小（Bohme，Krause，Barth，& Martinetz，2004）。在刑事测谎中，眼跳距离大的扫描区域往往不是受测人所关心的内容，而眼跳距离小的区域则是其兴趣所在。眼跳也在一定程度上表明眼跳是与注意转移相伴的（张学民，舒华，高薇，2003）。作案人与非作案人由于存在不同的认知状态，对同一现场图片的眼跳距离有着明显的差异。

3.5回视数

回视是指从后一注视点又返回以前注视过的区域。回视指标表明先前的信息加工不完全、不充分，有继续加工的必要，它反映出被测人对图像刺激不同区域的关注度存在差异，关注度高，则可能存在明显的回视加工。在刑事测谎中，作案人回视数越多的区域，往往就是案件信息关键区域，如盗窃案中的财物存放、盗取位置。但回视数并不是一定精确的指标，它容易受到其他因素的影响，因而，回视数通常可作为一个有效的辅助指标。

3.6瞳孔直径

瞳孔大小直接与人的各种情绪相关，尤其是负性情绪，如焦虑、惊恐、愤怒，在这些情绪的作用下，人的瞳孔直径的变化非常明显（Webb et al.，2009）。在刑事测谎中，瞳孔直径指标能有效测查受测人对关键问题（声音刺激、图像刺激）的情绪变化，如作案人对犯罪现场图像刺激会存在较大的瞳孔直径变化。瞳孔大小变化，与认知加工难度也存在相关，难度大时瞳孔变大，并且稳定性较差。在实践中，可以结合注视时间等指标，来判断被测人对刺激的加工难度。如作案人对被害人的面孔刺激会具有较大的认知负荷，加工难度较大，瞳孔直径有较大变化，同时也会伴有强烈的情绪反应，也使瞳孔直径增大。但是值得注意的是，瞳孔的变化对外界光线的变化较为敏感，在测试中，要保证刺激材料具有相似的物理特性，如亮度、颜色等一致性。测试前应该进行一定的亮度测试，排除这种无关刺激的干扰。同时保持外界环境变化的一致性，如房间光照度及噪音变量的恒定。

3.7兴趣区

兴趣区是指按照顾不同的测试任务要求，将刺激材料的某个区域设定为关注区域，记录受测人在此区域的所有眼动数据。兴趣区必须结合注视次数、瞳孔直径与注视时间等指标进行综合考察。在刑事测谎中，可按不同的测试任务、针对不同的测试对象设置兴趣区。兴趣区的划分具有较大的灵活性，也可以进行未知信息的探察，如抛尸地点等。

3.8眼跳潜伏期

眼跳的潜伏期是指从刺激呈现到眼跳开始执行之间的时间间隔，包括信息的传入、传出所需的时间和由所经通路的复杂程度决定的中枢加工时间（Darrien，2001）。在眼跳潜伏期中视线保持在注视点范围内，而在注视的过程中至少发生了两个加工过程：一是对中央凹视野中的目标进行分析并对边缘视野中的目标做眼跳定位；二是为下个眼跳做好准备。眼跳指标较为精细，一般认为这一指标受神经加工速度及刺激的特异性影响较大，在刑事测谎中运用较少。在刑事测谎中，这一指标的研究价值有着较大的争议。

3.9眼动轨迹

眼动轨迹是指被测人观察刺激材料所形成的物理扫描路径。眼动轨迹指标能真实揭示被测人整个认知加工过程，清晰展现被测人在加工刺激材料时所表现的认知负荷与兴趣特征。在刑事测谎中，作案人往往与非作案人的眼动轨迹存在较大的差异。刑事测谎过程中，在分析其他眼动指标的基础上，运用眼动轨迹指标进行最后的综合分析，能深入揭示被测人的心理活动特点。

目前，基于眼动指标的测谎研究仍处于探索阶段，在一些观点上学者们仍存在一定的争议。作为一种独立的测谎手段，眼动测谎仍存在一些缺陷，如测试主观性、随意性较大，尚未具备客观标准与测谎问题模式等，但是，眼动技术作为测谎技术的一种必要手段是毋庸质疑的。未来的测谎技术将是多种技术的有机整合，而眼动技术必然是其中不可缺少的一种。

参考文献任延涛， 韩玉昌， 隋雪. （2006）. 视觉搜索过程中的眼跳及其机制. 心理科学进展，14（3）， 340-345.张学民， 舒华， 高薇. （2003）. 视觉选择性注意加工的优先效应与加工模式. 心理科学，26（2）， 358-359.Bohme， M.， Krause， C.， Barth， E.， Martinetz， T.（2004）. Eye movement predictions enhanced by saccade detection.Brain Inspired Cognitive Systems.Stirling： University of stirling.Darrien， J. H. （2001）. An analysis of the dependence of saccadic latency on target position and target characteristics in human subjects. Bmc Neuroscience， 2（1），13.Kirchner， H. （2006）. Ultrarapid object detection with saccadic eye movements： visual processing speed revisited. Vision Research， 46（11）， 1762-1776.Schall， J. D. （2002）. The neural selection and control of saccades by the frontal eye field. Philosophical Transactions of the Royal Society B： Biological Sciences， 357（1424）， 1073-1082.Webb， A. K.， Hacker， D. J.， Osher， D.， Cook， A. E.， Dan， J. W.， & Kristjansson， S.， et al. （2009）. Eye movements and pupil size reveal deception in computer administered questionnaires. Lecture Notes in Computer Science.

Cognitive Values and Polygraph Testing Applications of Eye Movement IndicatorsREN Yantao；MENG Fanqian（National Police University of China，Shenyang 110035，China）Abstract： Eye movement technology is one of the important methods in cognitive psychology. As it is zeroharm and ecological， polygraph technology employing eye movement analyses is an advanced method， which has high level of reliability and validity， compared to traditional forms of polygraph techniques. Analyzing eye movement facilitates the mechanism of lying. Several eye movement indicators can be used in polygraph tests， including the first of fixation， duration of fixation， the number of fixation， distance of saccadic， the number of regressive eye movement， pupil diameter， area of interest， saccade latency， and eye movement locus. Despite the advantages， polygraph tests relying on eye movement analyses remain developing and need to be interpreted with caution.Key words： eye movement； cognitive； polygraph test

栏目编辑/王晶晶终校/丁尧《心理技术与应用》 2015年第7期 （总第23期）Psychology： Techniquse and Applications7th Issue， 2015 （Serial No.23）收稿日期：20150302