P300测谎的新取向

徐本栋，吕 勇

（天津师范大学心理与行为研究院，天津 300074）

P300测谎的新取向

徐本栋，吕 勇

（天津师范大学心理与行为研究院，天津 300074）

现在，P300是研究者使用的最多也是研究的最深入的一种脑电指标。根据实验模式的不同，目前的P300研究可以分为两大类:模拟犯罪模式和自传性信息模式。而目前P300研究的取向则集中在三个方面：一个是关于反测谎对P300的影响；一个则探讨撒谎动机或意向对P300的影响；还有一些研究则集中在将P300与其他脑电指标结合测谎上。如今，P300测谎的实验室研究已经颇有成效，但仍有生态效度不足的缺点。今后P300测谎研究应该以实际生活中的真实犯罪案件或普通人的过失行为为主，提高实验的生态效度及应用性。

P300；测谎；反测谎；撒谎动机

1引言

从1987年Rosenfeld首次利用事件相关电位(ERP)进行测谎并获得实验上的成功，到现在的20多年中，P300是研究者使用得最多也是研究得最深入的一种脑电指标，它产生于Oddball范式，只要被测者对与犯罪活动相关的信息产生识别时，就会诱发P300[1]。

目前最常用的P300测谎范式中包括三类刺激：探测刺激(Probe)，无关刺激(Irrelevant)和目标刺激(Target)，其中探测刺激即是与犯罪活动相关的信息，无关刺激则是与犯罪活动完全没有关系的刺激，而目标刺激其实也是一种无关刺激，只不过要求被测者在看到它们的时候执行特别的任务。三种刺激的呈现概率不同，探测刺激和目标刺激是小概率刺激，而无关刺激则是大概率刺激，这样当呈现刺激给被测者的时候，小概率的探测刺激就会诱发真正的罪犯大脑电位中产生一个明显的P300成分，因为这种探测刺激对他们来说是可以识别的有意义的刺激，而对其他的无辜者来说，这些探测刺激则是完全无关的刺激，因此不会诱发P300或者只会产生很小的P300，通过两者之间的对比就可以把真正的罪犯找出来[2]。目标刺激的设置有两个目的，一个是迫使被测者保持注意，实验表明目标刺激虽然对测谎的准确率没有影响，但却会增加对探测刺激和无关刺激的P300波幅[3]；另外一个目的则是可以把目标刺激产生的P300和探测刺激产生的P300进行对比，因为目标刺激也是小概率刺激而且实验要求被测者要对目标刺激做出特别的反应，因此也会诱发产生一个明显的P300成分[4][5]。

在采用P300作为测谎指标的研究中，判断被试是否是罪犯的标准是探测刺激的P300波幅是否显著大于无关刺激的P300波幅，但是对于每一个被试来说，通过实验处理他们只能分别产生一个探测刺激和一个无关刺激的平均波幅值，如果只根据这两个值之间的差异就判定这个被试是否是罪犯的话，可能会产生很大的误差。于是Rosenfeld等人提出了一种针对单个被试鉴别的Bootstrap波幅差异方法。Bootstrap波幅差异是一种在单个被试水平上检验差异显著性的方法。具体的方法如下:在每个被试的数据上,使用一个电脑程序,从所有探测刺激的单个原始波形中,随机、可重复地抽取一组数目为N1的原始波形。对这些抽取出来的波形进行平均,平均后得到探测刺激的P300峰值。使用同样的方法,从无关刺激中抽取N2个原始波形,并对其进行平均,然后得到无关刺激的P300峰值。N1和N2为那个被试原始数据中实际产生的探测刺激和无关刺激的原始波段数目。将上面所述的过程重复100次,此时,从单个被试数据中可得到由于不同的抽取方式而产生的100个探测刺激的P300峰值和100个无关刺激的P300峰值,类似于100个样本的数据。对这100个“样本”进行统计分析,采用90%作为置信度,对探测刺激和无关刺激的平均波幅进行单侧t检验,如果前者显著大于后者,则说明该被试被检测到[6]。用同样的方法对每个被试进行鉴别诊断,检出率=检测到的被试人数/ 被试总人数[2]。

针对P300的测谎已开展了大量的研究，根据实验模式的不同可以分为两种：一种采用的是模拟犯罪模式，另一种则是采用自传性信息模式[3]。

1.1模拟犯罪模式

所谓模拟犯罪就是在实验条件下,要求被试模拟犯罪行为,形成特定的“犯罪”记忆，研究个体对“案件相关刺激”的生理反应的过程[7]。最早的P300测谎就是采用的这种模式，当时Rosenfeld和他的同事们要求被试进入一个单人房间，从一个装有几个小物件的盒子中选择其中一个，物件有半导体、照相机、钱包、手表等等。被试按照要求转移所选的物品并假装自己偷了它。然后在正式实验中给被试随机呈现这些物品的名称，结果发现被试对自己所“偷窃”的物品产生了明显的P300，且与无辜者对比差异显著[8]。之后的模拟犯罪的研究更趋向于真实和细致，或者是通过详细的模拟犯罪情节的描述使犯罪细节具体化[9][5][6]，或者是通过让被试主动编写犯罪活动细节，从而更大程度上诱发被试产生内疚，焦虑，紧张等真实的情绪，使犯罪情景更真实化[2]。或者是通过设计电脑程序让被试模拟真实的犯罪行为，以便最大程度提高实验的生态效度[10][11]。所有这些设计的目的都是为了使实验室测谎更贴近于真实的犯罪情景，提高实验结果的外部效度。

1.2自传性信息模式

所谓的自传式模式则是以个体自身的经历和相关信息作为刺激，探讨被试对这些刺激所产生的特异ERP成分[7]。采用的刺激材料包括生日、姓名、地址、电话号码等等。与模拟犯罪模式中使用的刺激相比，自传式模式中所使用的刺激材料对被试具有更大的意义，因此能够得到更高的对说谎者的鉴别率[3][6]。

2 P300测谎的最新取向

近年来，关于P300的测谎的研究的取向主要集中在三个方面，一个是关于反测谎对P300的影响，另一个则探讨撒谎动机或意向对P300的影响，还有一些研究则集中于将P300与其他测谎脑电指标结合。

2.1 P300的反测谎研究

尽管一开始人们认为ERP测谎不受反测谎的威胁，但随后的研究相继发现反测谎可以显著降低P300测谎的准确率[5][10]。Rosenfeld[5]发现了一种简单而有效的反测谎的方法：通过将无关刺激和特定的简单任务相关来增强被试对无关刺激的P300波幅，同时由于被试增加了对无关刺激的反应，导致了任务难度加大而分散了认知资源又降低了对探测刺激的P300波幅，一加一减的结果最终使得探测刺激和无关刺激之间的差异变得不显著，从而极大地降低了测谎的准确率。这些简单的任务如动一下大拇指能够非常容易的被习得，因此对P300测谎的准确性造成了很大的威胁。

Rosenfeld等人在分析目前最常用的P300测谎三刺激范式中影响测谎效果的潜在因素时认为，在三刺激范式中，外显的目标-非目标的辨别任务与内隐的探测刺激-无关刺激的辨别混合在了一起，并且同时发生在对单个唯一刺激的反应中。也就是说，在三刺激范式中，被试的外显任务是判断一个刺激是否为目标刺激，然而实验也同时预期由于探测刺激本身固有的显著性（与被试个人相关或犯罪相关）也会导致出现与目标-非目标辨别任务同样的P300增强效应。这也就意味着加工资源不得不被这两种不同的任务所分散。在oddball范式中，由于加工资源被第二个任务所分散，因此会导致oddball范式诱发的P300减小[12]。同样，探测刺激产生的P300也由于同时存在的目标-非目标辨别任务而减小。因此，Rosenfeld等人在2008年设计出一种新的P300实验范式，叫做复合刺激范式（complex trial protocol），通过将探测刺激-无关刺激的辨别任务与延迟出现的目标-非目标辨别任务相分离来克服之前三刺激范式中存在的潜在缺陷。新范式的每一个trail都包括相继出现的两个刺激，被试对两个刺激都要做反应。第一个刺激为探测刺激或无关刺激，他们的比例为1:4，被试对第一个刺激只需要做出一个相同的按键反应表示“看到了这个刺激”，而不需要做任何的辨别任务。1-1.5s后出现第二个刺激，要求被试对第二个刺激进行目标-非目标的辨别。这样设计的优点在于，被试在对第一个刺激进行反应的时候不需要进行目标-非目标的辨别任务，因此加工资源不会被分散，所以由探测刺激本身固有的显著性所诱发产生的P300要大于三刺激范式中探测刺激产生的P300，由此也导致更好的测谎效果。同时随后第二个刺激的目标-非目标辨别任务也可以迫使被试保持注意。实验发现，被试使用与Rosenfeld[5]实验中同样的反测谎手段虽然也导致了无关刺激的P300增强，但也导致了对探测刺激的P300同样增强，而且对探测刺激P300增加的幅度更大，从而提高了测谎效果。同时，由于反测谎的使用会增加对第一个刺激的反应时，所以从反应时上也可以将使用了反测谎手段的被试鉴别出来。

这种新的复合刺激范式与之前的三刺激范式有一点显著的不同，当被试使用反测谎手段将无关刺激也变成隐蔽的目标刺激时，无关刺激诱发产生的P300将增大而非减小。对此Rosenfeld的解释是，尽管同时存在的与oddball任务处于竞争关系的第二个任务会分散加工资源，从而导致oddball任务产生的P300减小，但是嵌入oddball任务中的第二个任务却会因为将两个单独任务的加工资源集中而导致P300波幅的增加。也就是说，在新实验范式中，反测谎的使用作为第二任务嵌入到了探测刺激-无关刺激的辨别任务当中，因此导致认知资源增加，P300波幅增大。但是Meixner[13]却提出另一种可能的解释，他认为在Rosenfeld 2008年的实验中，当被试对所有的无关刺激使用反测谎手段时，探测刺激却变成了独特的不需要做特别反应的刺激。由于无关刺激是大概率刺激，而被试被要求对所有无关刺激进行反测谎反应，所以被试会形成一种反测谎的反应倾向。因此，当小概率的探测刺激出现的时候，被试不得不抑制自己做出反测谎手段的行为。这种反应忽略导致了探测刺激的显著性增强，因此增加了P300波幅，提高测谎效果。为了验证这一假设，Meixner对三组被试使用Rosenfeld复合刺激范式进行测谎实验，三组被试分别为：有罪忽略探测刺激组，这个组的被试对四个无关刺激进行不同的按键反应（分别对应五键反应盒上的四个按键），而对探测刺激则不进行特别的按键反应。无罪忽略无关刺激组，这个组的被试对呈现的五个无关刺激中的四个进行特别的按键反应（分别对应五键反应盒上的四个按键），对剩下的一个无关刺激则不进行特别的按键反应。有罪不忽略组，这个组的被试对四个无关刺激和一个探测刺激都进行特别的按键反应（分别对应五键反应盒上的五个按键）。结果发现，有罪忽略探测刺激组中探测刺激产生的P300显著大于有罪不忽略组中探测刺激产生的P300和无罪忽略无关刺激组中被忽略的无关刺激所产生的P300，表明这种忽略效应也可能是Rosenfeld[14]实验中探测刺激P300增强的原因之一。

不过由于复合刺激范式中采用的是自传性刺激材料（母亲的名字等），所以对于模拟犯罪模式的效果如何还有待进一步的研究。

2.2 撒谎动机或意向对P300的影响

虽然P300测谎从原理上来说，不需要被测者做出撒谎的行为，而只是与被测者记忆中是否存在犯罪相关的信息有关。然而，这并不代表着P300测谎实验中不存在撒谎行为。实际上，绝大多数的P300测谎实验中都不可避免的会有撒谎行为的产生，例如在最常用的三刺激测谎范式中，被测者被要求对目标刺激按键表示能够识别，而对其他的所有刺激都按键表示不能识别，可对真正的罪犯来说，探测刺激由于是与犯罪相关的信息，所以对于他们来说本应是能够识别的，所以真正的罪犯在根据要求对探测刺激按键表示不能识别的时候就是明显的撒谎行为[5][3][6]。但是，撒谎行为并不是有效的P300测谎的先决条件[15]，已有研究显示，仅仅识别就可以产生测谎的P300效应[16][3]。Meijer等人[16]采用三刺激范式，用熟悉和陌生人的脸部照片和自传信息作为刺激，不要求被试对照片或者自传信息的熟悉度反应，而是要求被试对于熟悉度无关的属性进行反应（哪边脸颊上有斑点，字体大小）。结果表明，仅仅对熟悉人脸和自传性息进行识别就可以诱发产生较大的P300。

Verschuere[15]也采用三刺激范式，并通过指导语将被试分为诚实反应组和撒谎反应组，分别对自己的名字进行诚实和撒谎反应，结果发现，不论被试如何反应都产生了明显的P300效应，但是与诚实反应组相比，欺骗反应组的P300效应更明显，对单个被试的鉴别率更高。Nittono和Kubo[17]实验也表明，撒谎反应增强了P300测谎的效果，与控制组相比，当被试被要求隐藏对探测刺激的识别时P300波幅增大，同时，当被试意图将隐藏的信息告知主试时P300波幅也同样增大。这一结果说明，并不存在撒谎特异性加工，而是通过增加对探测刺激的注意，提高了探测刺激显著性才导致P300波幅的增加。然而Crites[18]却发现，与诚实反应相比，撒谎反应不仅减小了探测刺激P300波幅，而且同时也减小了对无关刺激的P300波幅，不过与之前P300测谎中采用的刺激材料不同，Crites等人采用的是一组对被试来说喜欢的，中性的，和讨厌的人的照片以及这些人的名字为研究材料。其中讨厌的人图片和名字作为小概率探测刺激，喜欢的人图片和名字作为大概率无关刺激。被试任务有三类：诚实反应，对讨厌的人图片撒谎反应，对讨厌的人名字撒谎反应。结果表明，虽然撒谎反应减小了探测刺激和无关刺激的P300波幅，但两者之间差异依旧显著。

2.3P300与其他测谎ERP成分的结合

与P300测谎原理不同，还有一些ERP成分则反映被测者撒谎反应本身，只要被测者对所测试问题做出了撒谎反应，就可以反映出来，例如CNV和MFN。目前关于CNV反映了哪些认知过程还没有统一的结论,但普遍认为CNV与期待、意向、动机以及心理负荷等心理活动有关[19]。CNV在测谎时可能反映了欺骗意向产生、反应准备等过程[1]，当欺骗需要面对一个结果时，加强了被试在撒谎时的冲突、心理负荷和动机[7]，从而使得被测者对目标刺激做出撒谎反应时的CNV增大。而MFN则产生于反应之后0—100ms，反映了前扣带回的活动,这部分脑区域涉及活动监控、解决相互冲突的反应倾向等功能。被试在做出欺骗反应的时候需要克服欺骗反应倾向和诚实反应倾向的认知冲突,从而导致欺骗行为之后的MFN增大[20][21]。

Ray Johnson 等人[22]成功地将 LPC（P300）和MFN结合起来，通过要求被试在三种条件下（一致性诚实反应，一致性欺骗反应和随机欺骗反应）对已识记过和未识记过的单词进行再认测验发现，与一致性诚实反应相比，一致性欺骗反应诱发产生的LPC波幅更小，而MFN波幅则更大，两者为反比关系。崔茜等人[2]采用延时反应范式巧妙的将P300和CNV综合起来运用，通过要求被试完成模拟杀人游戏，自己设计包含六类探测刺激的杀人过程（作案时间、凶器、身体部位、装尸体口袋和藏尸地点），正式测验时，要求被试在看到刺激的时候只识别不反应，而当随后的提示信号出现的时候才进行反应，并且通过反馈的设置也增强了被试的紧张情绪、心理冲突和心理负荷等心理效应，使得测谎实验更具有生态效度，同时还观察到了两种指标在测谎效果上的分离。然而这样的综合运用还只是机械的相加，本质上来说两种指标都是各行其是，并没有通过一个公式将这些指标很好的联合起来以提高测谎的检测率。

3 小结

目前，P300的测谎的实验室研究已经比较成熟，唯一的缺点就是生态效度不足，由于现在的P300测谎实验中的被测者几乎全是在主试的要求下在实验室实施撒谎行为，他们在实验室中进行的撒谎行为不会像现实生活中的说谎者一样面临实际的风险和消极的后果，即便是反馈的设置效用也非常有限。笔者认为接下来的实验应该以实际生活中真实存在的一些过失和犯罪事件为基础，考虑到用真实的犯罪嫌疑人作为被试比较困难，而且取得他们的配合也有一定难度，所以不适合普通的科研院所研究，不过广东警官学院侦查系的付翠博士已经在做这方面的研究，可惜由于案例数量还不足,所以目前还不能公开报道事件相关电位用于刑事案件测谎的有关结论[23]。我们不防先从实际生活中人们的过失行为研究起，通过事先问卷调查的方式取得被试的相关过失行为资料，然后用于测谎实验，以检测这些ERP成分对真实事件测谎能力如何。

在选取实验刺激的时候应该尽量采用图形刺激，有研究表明P300在处理图形刺激的时候准确率更高[24]，而在P300与其他ERP成分的结合测谎方面，最好是能够找到各种指标间的一个联合的公式，把各种指标整合起来作为一个整体用以对单个被测者鉴别。

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Abstract:At present,P300 has been the most widely used ERP component in Psychophysiological detection.The researches of P300-Based lie detection can be divided into two different experimental models:mock crime model and autobiographical model.Currently,there are three research orientations in P300-Based lie detections:the influence of countermeasures on P300-Based lie detection;the influence of motivation for lying on P300-Based lie detection;the combination of P300 with other ERP components in lie detection.Now,the research of the P300-Based lie detection within laboratory has achieved remarkable progress,expect for insufficient validity for applied use.We suggest that researchers should pay more attention to criminal cases in real life or people's negligence in order to improve the validity for applied use.

Key words:P300;lie detection;anti-lie detection;motivation for lying

（责任编辑：王道春）

The New Orientations of P300-Based Lie Detection

XU Ben Dong，LV Yong

(Tianjin Normal University,Tianjin,300074,China)

D918

A

2095-1140（2011）01-0089-05

2010-11-18

教育部人文社会科学研究基地重大项目(05JJDXLX003)、全国高校优秀博士论文作者专项资金项目（200708）。

徐本栋(1984— )，男，山西古交人，天津师范大学心理与行为研究院研究生，研究方向为认知神经科学；吕勇，天津师范大学心理与行为研究院教授。