婴儿注视跟随的机制——根据板仓召二教授在婴幼儿发展与托育国际学术会议上的报告整理

板仓召二

(同志社大学,日本 京都府 602-8580)

大多数关于复杂社会认知的研究都是在人类和灵长类动物中进行的,由于社会互动的复杂性,人类和灵长类动物都依赖视觉信号。视觉信号系统对灵长类动物的联盟、战术欺骗、互惠等生存方式的形成非常重要[1]。人类眼神交流是沟通和社会互动的重要基础[2],注视跟随能力是婴儿发展的“前端”能力,因为它有助于理解他人的想法、感受和意图[3]。婴儿注视跟随行为,已成为认知、发展、社会、比较心理学和神经科学的核心课题。

板仓召二团队发现注视跟随是共同注意的基础。研究团队通过给定线索范式发现黑猩猩、猩猩和婴儿能跟随该范式的所有线索;还通过注视偏好的一系列研究发现了注视跟随的机制是由于目光接触引起心率增加,并随着时间的推移引发注视跟随,但该机制中也可能存在婴儿对互动的奖励期望。这些发现为推断婴儿大脑活动,进行婴儿社会发展的心理干预提供理论和现实支持。本文围绕婴儿的注视跟随机制,从多个视角进行交流、探讨和成果展示。

1 注视跟随概念界定

1.1 注视跟随的概念 注视跟随是人类(和动物)跟随他人注视的能力,这种能力对社会互动至关重要,因为它能帮助理解他人的意图和兴趣。注视跟随能力最早出现在婴儿三个月大的时候[4],且十个月大的注视跟随能力预示着后期的心理理论能力和语言习得的发展[3,5]。

1.2 注视跟随和共同注意的关系 注视跟随是共同注意的基础。注视跟随和共同注意是两种不同但密切相关的能力(可能具有不同的发育和系统发育过程)。注视跟随可以定义为一个个体(X)跟随另一个个体(Y)的注视方向到达空间中的某个位置(不是物体)的能力,见图1a;但共同注意还有一个额外的要求,即X跟随Y注视的方向(关注的焦点)对象(Z),见图1b。因此,共同注意需要额外的计算来处理注意的对象,而不仅仅是注视的方向。即X看到了Y所看到的东西,这就是共同注意[1,6]。

图1 注视跟随(a)和共同注意(b)Figure 1 Gaze following (a) and joint attention (b)

2 注视跟随的相关范式

2.1 注视范式 图2呈现了注意的方向:A.相互注视和转移注视;B.注视跟随;C.共同注视,即有要被所有人共同看到的目标;D.分享注视,即他们彼此知道他们在看什么;E.心理理论注视,结合之前的A—D注意过程和高阶认知策略(包括经验和同理心),来确定一个人之所以关注特定的刺激,是因为他们打算用这个物体做什么,或者认为这个物体具有某些用途。

图2 注意的方向Figure 2 Gaze direction

2.2 给定线索范式 为了研究人类和灵长类动物用什么线索来识别其他人(或动物)在看什么,Itakura 等[7-10]开展了相关研究:实验开始时,实验者双手放在身体两侧,看着黑板的中央;当实验者确信被试正看着他的脸时,他就会轻敲并注视,指向并注视,只注视或瞥一眼正确的对象,为了引起实验对象的注意,实验者叫她的名字并开始试验。实验提示条件如图3所示,受试者可以选择两个选项中的一个,我们需要测试他们是否可以选择正确的一个,实验者最初注视方向是在实验板的中心,然后看一眼正确的刺激。

3 注视跟随的相关实验及结果

3.1 实验一 卷尾猴实验[7]。如图4A所示:桌子上展示了食物,呈现给定线索范式的5种线索,测试对象为5种灵长类动物和人类婴儿。结果见图4B:猕猴能跟随轻敲和指向线索,卷尾猴能跟随轻敲到第四个眼-头共同注视的线索,黑猩猩和人类能追随所有的线索。

图4 卷尾猴实验及结果Figure 4 Capuchin monkey experiments and results

3.2 实验二 以11种灵长类动物为研究对象,测试它们是否会看实验者看到或指向的位置。如图5所示,实验者与黑猩猩进行目光接触,然后立即看/指向黑猩猩的后面或左右方向。结果发现:黑猩猩和猩猩的正确反应率高于其他物种,并且在注视监测任务上的正确反应与持续专注于实验的时间长度之间存在很高的相关性;只有黑猩猩和猩猩能够跟随实验者指示的方向[11]。

图5 11种灵长类动物的注视跟随实验Figure 5 Gaze-following experiments in 11 primates

3.3 实验三 如图6所示[12]:婴儿躺在母亲的手臂上,看着电脑屏幕;在屏幕上呈现两种刺激,在基线条件下,婴儿可以自由地看这些刺激,并测量它们的注视时间。在第一种有无/母亲指向的实验条件下,被试进行了两次试验:如图6A所示,第一次试验中,婴儿在看屏幕,母亲指着两张图片中的一张;第二次试验中,作为基准,母亲什么都不做,婴儿可以自由地看刺激物。结果发现,婴儿的注视时间比有母亲指出的第一次试验的时间要短。第二种有/无闪烁的实验条件下,如图6B所示,第一次试验中,两幅图片中一幅会闪烁,在第二次试验中,作为基准,两幅图片都不会闪烁,婴儿和之前一样被母亲抱着看屏幕,测量婴儿看每张图片的时间。

结果发现:在基线条件下,婴儿观看两幅图片的时间几乎相同,见图7。在实验条件有/无母亲指向下,婴儿的注视时间有显著的不同。在第二次试验中也有显著的差异,虽然母亲没有指向这两种刺激中的任何一种,但婴儿看着母亲之前指向刺激的时间更长。在闪烁的实验条件下,第一次试验中注视时间有显著的不同,但在第二次试验中没有显著不同。结果表明,母亲指向和闪烁的刺激物可以吸引婴儿的注意,但母亲的指向影响了下一个刺激物。刺激物的特定物理变化一旦不再存在,婴儿就对左右图片的注视时间没有显著差异。因此,母亲的视觉注视对婴儿来说是非常重要的经验。

4 注视跟随的机制

4.1 目光接触促进注视跟随 为什么婴儿会产生注视跟随,其背后的机制究竟是什么呢?Senju等[13]的研究如图8所示:模特抬起头,与婴儿进行眼睛接触(B);或者没有目光接触(C),注视桌子上两个物体中的一个物体。测试婴儿是否会跟随注视。结果显示,婴儿只有在有目光接触时才会跟随注视。

图8 Senju团队关于婴儿注视跟随的实验Figure 8 The experiment on infant gaze-following by Senju group

Senju等[2]的快速通道调制器模型如图9所示,目光接触首先通过皮层下通道处理,然后通过皮层通道处理。成人FMRI研究表明,皮层下激活预测后期直接注视的皮层处理,皮层下过程可能与目光接触的促进作用有关。

在成年人群体中,目光接触可以通过提高心率[14]和皮肤电导[15]来测量生理唤醒。在两秒钟内,非常短的生理唤醒的增加达到了最大值。在眼神交流之后,这意味着在每天的社交活动中,短暂的眼神交流会增加觉醒。因此我们认为,婴儿的生理唤醒可能通过目光接触而增加。图10显示了实验操作的三种情况:目光接触行为(b),没有目光接触(c),摆动即脸左右摆动(d),然后实验人员看着其中一个物体,研究问题是目光接触会根据这些情况引起不同的心率反应吗?结果显示,只有目光接触能引起注视跟随(图11A),而目光接触增加了心率(图11B)。因此,目光接触对注视跟随的促进作用可能与心率的增加有关[16]。

图10 目光接触与注视跟随Figure 10 Eye contact and gaze following

注:*P<0.05。x轴表示录像阶段,y轴表示每小时每分钟的节拍数,误差线表示标准误差。图11 不同情况下的注视比例(A)和每个阶段的平均心率(B)Figure 11 The proportion of gaze following in each condition(A)and mean heart rate during each phase for each condition(B)

4.2 心率在目光接触影响注视跟随中的调节作用 为什么目光接触会增加生理唤醒呢?之前的研究表明,奖励期待会导致心率增加、瞳孔扩张和皮肤电导增加等生理反应[17-18]。假设目光接触会诱发奖励事件的期望,所以才会增加生理唤醒,那如果婴儿在没有目光接触的情况下期待注视互动,婴儿的心率是否会增加?相关实验流程见图12。第一阶段操纵了人脸是否可靠这一自变量(图12A):可靠的条件是图片中的人真的在看目标,物体出现与看的人的注视方向一致;在不可靠注视条件下,图片中的人没有看目标,物体出现在看的人的注视方向的另一边。第二阶段在3种条件下探究注视跟随的产生条件(图12B):从基线阶段开始,然后是动作阶段和注视阶段;动作阶段包括目光接触(EC)、无提示(NC)和摆动(SV)三个条件。研究问题为:当婴儿认为脸是可靠的(注视互动是根据经验而可预测的)时候,他们的心率会增加吗[19]?

注:A.第一阶段(操纵人脸是否可靠);B.第二阶段(注视跟随的产生条件)。图12 目光接触与生理唤醒的实验流程Figure 12 Experimental of eye contact and physiological arousal

结果显示:当婴儿在可靠和不可靠的情况下进行目光接触时,就会发生注视跟随,见图13A;目光接触与心率增加有关(图13B)。因此,可靠性和目光接触都会使6个月大的婴儿心率增加。进一步实验结果显示,目光接触和可靠性对注视跟踪的影响受到心率增加的调节,即情境信息被整合到生理状态中,可以反映行为执行前的奖励期望(一种想要互动的期望)。见图14。

注:A.目光接触与注视跟随;B.目光接触与心率。图13 目光接触与生理唤醒的实验结果Figure 13 Experimental results of eye contact and physiological arousal

图14 通过交流提示条件(EC、NC、颤抖)和可靠性(可靠、不可靠)预测注视跟随的回归模型(左),以及心率增加中介交流提示条件和可靠性与注视跟随之间关系的中介模型(右)Figure 14 Left regression model predicting gaze following by communicative cue conditions (EC, NC, shivering) and reliability(reliable, unreliable), and the right mediation model shows that the HR increase mediates the relationship between communicative cue conditions and reliability and gaze following

5 结语

研究发现:注视跟随是很多动物共有的,跟随眼睛注视的能力是进化的产物;其次,注视跟随的机制是目光接触引起心率增加,并随着时间的推移导致注视跟随。同时研究者也发现,该机制中也可能存在着对互动的奖励期望。由此可见,通过这一系列的实验可以推断出婴儿大脑的活动,而不需要直接测量婴儿大脑,为将来婴儿的社会发展进行心理干预提供了理论和实践支持。