多道仪和认知脑电技术的反测谎研究综述

杨当，刘洪广

（中国人民公安大学犯罪学学院，北京 100038）

多道仪和认知脑电技术的反测谎研究综述

杨当，刘洪广

（中国人民公安大学犯罪学学院，北京 100038）

测谎技术在刑事司法、维护国家安全、民事裁决、防范恐怖活动等多方面均可发挥重要作用。准确性和有效性是测谎技术的关键。反测谎是随测谎技术发展而衍生的一种个体实施的对抗、干扰测谎的行为，反测谎的运用对测试人员实施测试、分析图谱、出具结论会造成困难。认知脑电技术是伴随认知神经科学的发展而逐渐进入应用领域的新型测谎技术，它通过对被测人呈现案件相关刺激，并分析其对刺激进行加工的认知过程，进而推断出被测人是否参与案件。相对于传统多道仪测谎，认知脑电技术在基础原理的严谨性和测试结论的科学性上存在诸多优势。比较传统多道仪测谎和认知脑电技术在技术原理、反测谎实施方面的诸多差别，并介绍国内外前沿的研究成果，对于认知脑电技术的反测谎研究发展是能够有所推动的。

认知脑电测谎；反测谎；多道仪

测谎是心理生理检测技术在司法领域的应用。测谎的原理是，通过向具有嫌疑的被测人呈现案件相关或无关的刺激，从而诱发其特异的心理生理反应，再对这些生理反应进行收集、提取、分析，进而推测被测人员（以下简称被测）反应的可信度以及其与案件的关联性。自1921年美国警官Larson组装第一台多道仪以来，测谎技术的理论研究和实际应用在全球范围内开展起来［1］。我国自20世纪80年代初期引进测谎技术之后，该技术在公安机关侦破刑事案件、国安、军队保卫、民事仲裁及特殊部门人员招聘等领域进行了较为广泛的应用。尤其美国“9·11”事件之后，全球恐怖主义活动越发猖獗，测谎技术的使用也拓展到反恐领域。

然而，反测谎现象也伴随着测谎技术的发展逐步显现出来。反测谎即个体努力采取的对抗和干扰测谎过程的行为［2］。对反测谎的系统研究从20世纪70年代开始。有报告指出，如果被测系统地接受过反测试培训，那么该被测会对测试结果构成实质影响［3］。美国国家科学院指出，反测试对于多道仪测谎的可靠性产生了严重威胁，因为所有采用多道仪测量的生理指标都能够有意识地通过认知和物理方式的努力进行改变［4］。

认知脑电测谎技术是利用事件相关电位（event-related potential，简称ERP）中的各种不同成分作为推测被测与案件关联程度的一门技术。它已逐步成为新的测谎应用趋势，其基础理论研究属于现今较为前沿的认知神经科学的范畴。认知脑电测谎在传统多道仪测谎方法体系的基础上，遵循认知神经科学的研究规律，其刺激呈现、图谱收集和分析均符合公认的科学标准，从而保证了其测谎有比较高的科学性［5］，并且认知脑电测谎技术与传统多道仪测谎的反测试行为在技术原理和测试程序、数据处理等方面有许多差异。本文意图在对该种差异进行辨析的基础上，对认知脑电技术的反测谎研究进行展望。

一、多道仪测谎的反测谎研究

多道仪检测的是个体植物神经系统对相应刺激的一些生理反应，这种“刺激—反应”过程有时也被称为“生物反馈”。常见的多道仪检测的是三种反馈形式：第一种是呼吸变化，常检测胸腹部两个参数；第二种是血压和脉搏的变化，这种变化常以心理学上简单的“打或逃（Fight-or-flight Re⁃sponse）”理论来解释；第三种是皮肤电反应变化。最传统的解释是个体紧张就会引起上述三种反馈发生。前任美国心理测试协会主席Lynn针对多道仪测谎原理提出了“恐惧”假设说［6］。他的观点实质是对人类的植物性神经系统功能的阐述。植物性神经分为交感、副交感神经系统。交感神经对来自感受器所有感觉刺激自动起反应，无需意志的控制，一般被看成机体应付紧急情况的神经系统。当个体面临危及自身生存的紧急状态时也就是交感神经发生功效之时，这种功效一方面使个体产生恐惧、焦虑的情绪状态，使人集中注意力发现和摆脱威胁，另一方面则充分动员机体，使心跳加速提升供血，并释放机体行动所需的血糖，进而影响心血管、呼吸、皮肤传导等方面的变化。测谎中极为重要的皮肤电指标侦测的就是由恐惧和焦虑促发的汗腺活动。

因此，针对多道仪测谎的反测试行为实质影响的是可探测的植物性神经系统的各项测量指标。由于一般的测谎必须有标准的测试流程，因此可以根据测谎的时间序列将其分为测试前、测试中以及测试后。由于测试后阶段基本属于测试人员的数据处理阶段，被测几乎无法对测谎意见造成任何影响，可以只考虑测前和测中两类情形。

测前：测谎采集的是被测在测试过程中对于编制的包含案事件信息的测试题集的心理生理反应，因此在正式测谎前利用药物作用于人体进而影响植物性神经系统的功能是最为主要的一种反测试行为。这使得被测人的生理反应受到抑制或过度激发，使得测试中获取的数据失真，严重影响测谎结果。Waid发现镇静类药物甲丙氨酯降低了测谎结果的准确性［7］，但是Patrick和Fleming将75名大学生分成5组，分别考察了安定、甲丙氨酯、普萘洛尔这类镇静类药物在GKT测试中对结果的影响，结果并未发现药物作用对被测有明显影响，反而是“无辜”的被测会偶然地在一些相关问题上出现高分［8］。由于研究设计和具体药物的差别，不同研究结果或有偏差，但由于多道仪测谎探查的各项指标与个体的新陈代谢、肌肉腺体活动、激素分泌有直接相关，因此药物可以被利用来影响测谎的准确性绝对不容忽视。宋建成认为可用于反测试的药物主要分为催眠镇静剂、兴奋剂、致幻剂三类［9］。陈兴乐则指出，被测是否服用了精神药物，可以通过观察被测的躯体表现来进行辨别［10］。

测中：测试过程是获取被测人心理生理数据的关键时期，自然也是采取反测谎行为的“重灾区”。在这个阶段的反测谎行为主要可以分为躯体、心理两类反测谎手段。躯体反测谎主要是指被测在测试过程中利用身体的轻微动作或者制造身体感觉进而影响对所呈现案情相关或无关问题的真实反应，影响测试人员分析图谱。基于测试情境的严肃性，被测试图进行反测试的动作一般不会太大，较为隐蔽，主要是调控呼吸相关的肌肉动作、咬舌头或轻掐自己制造痛觉、在鞋子里放石子或者顶住大脚趾来影响测试。Honts在实验中让被测在测试中通过咬嘴唇和按压脚趾的方式来对抗测谎，结果发现这些动作的确能够很大程度影响测试结果［11］。针对动作反测试，一般通过视频和动作传感器监控来进行控制，然而还是有一些行为，例如陈兴乐在测试中发现有被测采取提肛或者憋尿这类隐蔽的方式对抗测试［12］。

心理反测试手段也具有一定有效性。通常心理反测试是被测在测试过程中进行任务之外的心理操作，以增加心理负荷和转移注意力来影响测试的。Elaad在试验中让被测面对无关问题的时候采取数1到10的数字或者数羊的方式来干扰测试，发现不同的干扰策略对结果的影响也不同［13］。陈兴乐、陈世革通过模拟案件的方法考察了心理反测试，他们在实验过程中要求使用反测试的被试通过控制不想案情、对注意进行转移、默数、增加非相关问题的反应强度等心理操作来干扰测试，结果发现这些影响因素是具有一定效果的［14］。这类方式主要是影响被测对刺激接受的注意力。还有一类则是针对多道仪测试的原理，通过影响关键问题呈现时的情绪反应来影响测试的，比如在准绳测试时，接受准绳问题的时候脑中想象自己被打耳光或者血淋淋的暴力画面，从而增加了该问题的情绪生理反应。由于CQT的原理是有罪被测对于相关问题的反应应该大于准绳问题，而无辜被测则相反，故而这种手段就扰乱了两类问题反应的真实比较。抑或是在隐蔽信息测试过程中在无关项呈现时背诗或者故作紧张而在相关问题上则极力不去思索案情，抑制反应。在多道仪测试过程中，心理反测试手段难以从外部表现进行察觉，一般只有优化问题组合，诸如让被测复述问题来防止其不接收问题刺激或者出其不意地打乱问题次序来扰乱其反测谎策略。

二、认知脑电技术的反测谎研究

认知脑电测谎技术是基于事件相关脑电位技术对个体认知过程进行案事件关联性检验的一种新型的测谎手段。事件相关脑电位改变是指对人的感觉系统或脑的某一部位施加特定刺激，在给予或撤销刺激时引起的脑区电位变化［15］。事件相关脑电位具有波形、潜伏期恒定的特性，研究者可利用平均叠加技术从脑电信号（EEG）中提取出事件相关电位（ERP），并通过平均处理获得平均诱发电位。P300是认知脑电测谎技术主要指标，是大脑接受特异的外部刺激约300毫秒后出现的正相脑波。有人认为其反映的是和注意、记忆背景更新有关的认知活动。通常在实际测试中，测试人员利用oddball范式将相关和无关刺激按照一定的比例进行编排，并设置适宜的呈现概率来诱发被测的认知脑电波。由于对有罪被测而言，小概率呈现的案件相关刺激是更为熟悉且更有意义的（涉及刑事处罚），因此这类刺激会诱发出有罪被测的P300。进而，我国学者刘洪广认为基于不同个体与案件之间的关系不同所获取的案件信息也不同，可以通过记录比对被测对具有陌生、熟悉、案件相关（探查刺激）不同认知属性的图片和语句认知加工时的头皮电位来分析被测与案件的关系［16］。

诚然，认知脑电测谎技术有其新颖性，但有罪被测依旧具有扰乱测试摆脱嫌疑的主观动机。研究者开展针对反测谎的研究，也是为了提升技术标准的精确性和耐干扰性。与多道仪类似，该领域的研究也可以从测试前和测试中两个时间段的反测谎来进行划分。

测前：认知脑电测谎技术提取的是被测头皮的电位特征，实质考察的是被测脑活动即中枢神经系统的活动情况。从测谎的具体流程分析，被测在接受刺激之后被要求作出是否知道（识别）的反应，是一个完整的认知过程，即刺激接收、识别刺激、反应决策、监督执行，这个过程伴随着抑制和执行的认知操作。因此利用药物反测谎来对抗认知脑电技术，主要是力图影响被测的认知功能。信息加工中脑机能必要的生理唤醒变低或者注意资源分配效率下降，都会以P300的波幅降低体现出来。有研究发现酒精和药物会影响人脑的抑制功能，并在P300指标上表现出来［17］。Ruchsow等认为，与抑制优势反应相关的No/Go P3指标的波幅的减小是冲动性增加的反映［18］。Collete等认为认知加工过程中的执行控制是对所进行的任务开展监控、调节、计划的完整流程［19］。同时，药物成瘾和执行功能的减退呈现高相关性，暴露在阿片药物情境中的成瘾者的执行、抑制和决策等认知功能都遭到明显伤害［20］。Rapeli等发现，海洛因戒治者的记忆和反应抑制在美沙酮维持治疗初始期持续衰减［21］。许多研究表明大脑中的额叶，尤其是前额皮层是个体在进行认知方面的控制、决策和行为抑制的重要生理基础。该区域由于慢性神经生物学效应导致的结构改变会消耗个体的对自我行为的控制资源［22］。同时，有学者利用脑成像技术发现可卡因和阿片类药物成瘾者的脑区容量有减小的趋势，并且与物质滥用相关的灰、白质密度也在减少［23］。因此在实施测谎之前必须注意了解被测的基本情况以及是否有吸毒史或脑功能受损，因为这些情况都有可能影响测试。

测中：在认知脑电测谎过程中的反测试，和多道仪测谎类似，一般也为躯体反测试和心理反测试。Rosenfeld等的研究较有代表性，他们在实验中设置了四种不同的反测试手段：1.让左手食指轻轻地用力（因为右手需要点击鼠标）；2.让左脚大拇趾轻轻摆动；3.让右脚大拇趾轻微摆动；4.在脑中想象测试人员在扇自己的耳光。然后将被测按照几种反测试手段进行分组，让被测在遇到无关刺激的时候使用反测试手段，结果发现很轻微的身体动作就可以影响认知脑电测谎的结果，造成假阴性结果的增加［24］。Sasaki等让被测通过从7倒数的方式试图破坏测试程序，但是结果发现这种反测谎手段并没有明显的效果［25］。罗森菲尔德团队针对反测试模式开发了复合测试范式（CTP）［26］，即在原来经典的oddball三刺激范式的基础上进行了改进，将过去对每一组刺激的单一反应增加为对探测刺激的判断以及在前一判断的基础上进行的下一步反应。这种处理将过去对单个刺激反应中存在的双重任务可能对诱发的P300造成的影响分离开了。在这种方法中也可以通过反应时间来作为侦测被测是否使用反测试手段的指标。不过Sokolovsky等人通过设置同时和继时两种不同的反测试策略对CTP范式提出了挑战，结果显示以反应时间为指标的CTP反测试范式对于同时性反测谎策略没有效果［27］。

三、多道仪和认知脑电技术反测谎研究展望

（一）利用药物进行反测谎的研究

在测前服用能够影响生理机能的药物作为一种主要的反测谎手段的相关研究相对较弱。认知脑电测谎技术提取的生理信号与多道仪并不相同，前者提取的是头皮表面的自发脑电活动，而后者提取的是自主神经系统活动。即多道仪测谎提取的指标更多地受到被测即时的情绪反应的影响，而认知脑电技术更多地考察的是被测的认知过程。传统影响多道仪测试的镇静剂、兴奋剂和致幻剂对脑电，尤其是对测谎任务下脑电的影响研究不多。药物对认知脑电的影响主要集中在药物成瘾对于个体脑损伤及认知功能损害方面，如朱千等利用事件相关电位技术研究海洛因戒治者认知执行功能与正常人不同的问题［28］。因此认知脑电技术对脑部功能可能有特殊异常的被测是否适用及影响因素还需要进一步研究。

（二）对多种反测试方法及反测谎策略的综合研究

反测谎的研究也是遵循着从简单到复杂、从单一到多重的研究规律。最初在多道仪层面上的反测谎几乎都是对单一的躯体的或者心理的反测试手段进行探查，近些年则逐步在单一实验设计中融入多种反测谎手段。同时，对测谎和反测谎本身的研究也从对反测试行为对测谎结果的影响逐步发展到如何对反测谎行为进行抑制和侦测。Elaad和Gershon利用加入隐蔽的呼吸测试传感器来同时侦测被测人的物理及心理反测试行为，发现其对于抵御物理反测试行为有一定的效果［29］。Gronau等人则考察了利用回溯记忆（Retroactive memory）这种心理反测试手段对于皮肤电和呼吸的影响［30］。Mertens等让被测进行虚拟犯罪，在把靶刺激呈现时结合挪动脚趾或想象被扇耳光这些反测谎行为，明显影响到被测对于探测刺激P300波的诱发，使用反测谎手段的被测更难被侦测出来［31］。同时，过去单纯以P300为指标的测试模式逐步被认知电脑测试模式打破，结合CNV［32］、N400、FN400［33］等其他事件相关脑电位成分进行测谎应用的研究也应运而生。但是值得注意的是，针对这些诱发ERP成分的研究范式的反测谎研究还比较少，并且认知脑电测谎与功能性核磁共振、眼动仪、微表情等技术手段结合的研究也比较少。

（三）对CTP范式的优化和创新

自复合测试范式（CTP）创立以来，由于其具有较好的精确性和反测试耐受性，基于该范式的研究和创新逐渐成为目前认知脑电测谎领域的一个趋势。Meixner等（2010）发现在CTP范式下被测对所有的无关项进行反测谎，结果探测目标诱发的P300反而会最为显著，这可能是因为一种对探测目标认知加工的缺省效应（仅仅不对探测项施加反测试行为）所产生的结果［34］。Hu等人基于CTP范式，通过增加无关项目的数量设置反测试项目的比例来考察反应时指标的反测谎效用，结果发现在8个无关刺激条件下，选择50%和75%两种反测谎比例，提高了反应时［35］。Rosenfeld和Labkovsky在CTP范式研究中将被试分为有罪组、无辜组和有罪反测试组，仅对半数的无关项采取心理反测试手段，结果发现在基于探测项对比无关项时，反测试组具有100%的探查率。但该研究值得一提的是，在约900ms时在FZ和CZ位置发现了一个未知的正波，并认为这可以作为一个探测反测谎的指标［36］。Meixner等人进一步研究了P900诱发的条件，结果发现目标项的出现并非P900出现的必要条件，伴随着P300出现的P900可以作为被测没有使用反测试手段的指标［37］。

（四）引入内隐认知丰富反测谎研究

由被测有意施行的某种旨在影响测试结果的方法或策略，均被称为反测试。有学者从反测试的动机出发将其分为对抗反测试和功利型反测试［38］。目前反反测试的策略主要是从方法上让被测难以实施反测谎（题目编制和监控），即时探查出反测谎行为以加以制止（获取可靠的反测谎指示器），而内隐认知研究在对抗反测谎方面有其得天独厚的优势。引入这种方法的好处在于，如果在测谎过程中关键刺激以阈下呈现，被测则无法有意识地感知到刺激，自然也不会刻意地使用反测谎手段。启动效应是指被呈现刺激的主体由于之前受具有某种属性刺激的作用影响，而使得之后对同一刺激的提取、加工变得更为容易的心理现象［39］。Besson等人发现语义相关或无关的词语会影响ERP成分的波幅和持续时间［40］。Lui Ming等利用启动效应研究了新测谎方法，他们将熟悉名字和不熟悉名字作为启动效应的材料，再控制刺激呈现的时间，形成了启动词和呈现方式（阈下或阈上）的多种组合，考察了在模拟恐怖团伙中的测试情况。结果发现，当被测在反应任务中说谎时，阈下呈现的启动词调节了阈上熟悉名字条件下的EPR成分［41］。Bowman等人则使用快速视觉序列呈现法，使刺激的呈现速度加快直至感觉阈限边缘，让被测人难以察觉呈现的刺激是否过去感知过的。在这种范式下，即便鼓励被测采用反测试手段，被测也无从下手。该研究者认为这种Fringe/ P3-Rapid deception detector对各种反测试手段均是有效的［42］。后来Bowman等人又讨论了P300作为阈下大脑对于突出特征搜索编码的突破性指标的问题，并指出在实验过程中可以使用明星的名字来代替使用自己的名字作为探测刺激的可行性，这也扩大了此方法的适用范围。使用阈下刺激进行反测谎研究相比传统反测谎研究可谓是一种突破。

四、结语

认知脑电测谎技术更多以视觉呈现，在刺激呈现200ms之后大脑就对刺激信息进行了加工，被测加工的有效时间区间一般为200ms～1500ms，而长于1500ms的脑电数据纯度就难以保障［43］，其中可能融入了其他的认知加工过程。而在多道仪测试中，一般以语音呈现刺激，刺激呈现的时间都已超过1500ms，这标志着两种技术的反测试手段的必然差异。虽然前景可期，但认知脑电测谎技术的大多研究还是限于实验室研究。Farwell将认知脑电测谎技术应用于实案并在业内产生了一定的影响，但相关技术的理论创新和内涵丰富还需要深究［44］，尤其反测谎和反反测谎的应用还需要更多实验室和结合实案的研究来加以充实。

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责任编辑：贾永生

D918.2

A

1009-3192（2016）01-0011-06

2015-11-19

杨当，男，湖南怀化人，中国人民公安大学公安学专业犯罪学方向2014级博士研究生；刘洪广，男，江西南昌人，中国人民公安大学犯罪学学院教授，博士研究生导师。

本文为2015年中国人民公安大学博士科研项目“认知脑电技术的反测谎研究”（项目编号:2015BKY21）的研究成果之一。