阈上阈下不同面孔表情下的注视线索提示效应*

2015-02-05张美晨

心理学报 2015年11期

张美晨魏萍张钦

(首都师范大学心理系,北京市“学习与认知”重点实验室,北京 100048)

1 引言

在社会交往中,眼睛的注视方向是他人注意兴趣的重要指示器。人们可以利用他人眼神所传递的信息去知觉面孔和识别情绪,也能依据他人的注视方向获悉其注意焦点、行为意图、目的愿望,甚至是知识和信念等信息(Kleinke,1986)。在社会类型的线索中,眼睛注视朝向是一种非常有力的线索。近些年来,研究者发现他人的眼睛注视线索可诱导观察者将注意转移到该线索所指向的方向上(Driver et al.,1999; Friesen & Kingstone,1998;Hood,Willen,& Driver,1998; Schuller & Rossion,2001,2004)。当他人的注视方向与随后出现目标的位置相一致时,检测该目标的速度会显著提高; 反之,当注视方向与目标位置不一致时,对目标的检测较慢。即使注视线索对目标位置没有任何预测作用,它仍能诱导注意发生快速转移,这一现象被称为“眼睛注视线索提示效应” (eyes gaze cueing effect),简称为“注视线索提示效应” (GCE)。这种注意现象在高级社会认知能力,如心理理论、语言习得与社会交往的发展中有重要作用(Bayliss,Frischen,Fenske,& Tipper,2007; Dalmaso,Galfano,Tarqui,Forti,& Castelli,2013)。

在社会环境中,注视方向往往与面部表情相结合把个体的空间注意指向环境中的明显特征,大量证据表明人类与非人类都具备这种功能(Argyle &Cook,1976; Redican,1982),这有助于个体理解他人注视的事物是好的还是坏的,也能够暗示环境中潜在的奖赏或危险。有研究指出注视方向和情绪表情的加工是快速且自动的,人们可以把注视信息和表情信息整合起来以达到对环境中面孔信号的最优加工(Adams & Kleck,2003; Bayliss et al.,2007;Driver et al.,1999)。例如,观察到他人用恐惧的表情注视某处时,人们会自然地把注意转移到此人注视的位置,因为通常情况下,偏离型注视和恐惧表情的结合表明环境中有潜在危险,而当一个人用高兴的表情注视某一物体时表明他喜欢这个物体。脑磁图仪(MEG,magnetoencephalography)和功能性磁共振成像(fMRI,functional magnetic resonance imaging)的证据表明杏仁核参与了面孔加工的多个过程,其中包括了面孔表情信息的加工和注视朝向信息的加工(Sander,Grandjean,Kaiser,Wehrle,&Scherer,2007; Sato,Yoshikwa,Kochiyama,&Matsumura,2004),这表明两种加工过程在脑机制上有一定程度的重叠,那么二者在行为结果上是否有交互作用产生呢？

有关注视线索效应和表情关系的行为研究产生了不一致的结果。一些研究发现恐惧面孔表情比中性、高兴面孔诱发更强的注视线索提示效应(Bayless,Glover,Taylor,& Itier,2011; Fichtenholtz,Hopfinger,Graham,Detwiler,& LaBar,2007;Graham,Freisen,Fichtenholtz,& LaBar,2010;Putman,Hermans,& van Honk,2006)。Tipples (2006)把高低焦虑特质的被试混合,发现相比中性面孔条件,恐惧面孔条件产生了更强的注视线索提示效应,但恐惧和高兴面孔表情间的差异并不显著。Neath,Nilsen,Gittsovich和Itier (2013)的研究发现,相对于中性面孔表情,恐惧和惊喜的表情可以加强注视线索提示效应。另一方面,也有研究显示,面孔表情并不影响个体对注视朝向信息的加工(Hietanen& Leppänen,2003),或者只在高焦虑被试群体中观察到面孔表情对加工注视朝向信息的影响(Mathews,Fox,Yiend & Calder,2003; Putman et al.,2006)。Hietanen 和 Leppänen (2003)等人的研究选取了快乐、愤怒、恐惧、中性面孔表情作为情绪线索,面孔图片的眼睛注视方向作为注视线索,变化两种线索的呈现时间,范围从14 ms到600 ms。结果发现,在任一呈现时间下都出现了注视线索提示效应,但没有发现面孔表情对注视线索提示效应的调节作用。我们认为,以往研究得到不一致结果的一个重要原因是,这些研究在实验设计上有所不同。在 Bayless等(2001),Fichtenholtz等(2007),Mathews等(2003)以及 Graham 等(2010)的实验中,目标呈现时,面孔仍带有表情和注视线索,被试在两种线索存在的条件下对目标进行判断。而在Hietanen和Leppänen (2003)和Putman等(2006)的研究中,目标呈现时面孔消失,即不再提供任何线索。在后一种情况下,个体自上而下的加工机制可以抑制线索阶段知觉到的无关信息(表情信息)对任务判断(空间位置)的影响(Balconi & Bortolotti,2013; Yamasaki,LaBar,& McCarthy,2002),使线索阶段呈现的表情信息无法在目标呈现阶段发挥调节作用。而前一种条件下,当目标与表情线索同时呈现时,个体很难在进行任务判断时抑制住同时提供的表情线索(Folk,Remington,& Johnston,1992)。也就是说,个体此时更难摆脱表情信息对目标判断的影响,故会出现表情信息对注视的调节作用。

另外,在上述研究中,面孔表情呈现时间较长,几乎均达到阈上知觉水平。Hietanen和 Leppänen(2003)的研究中虽然线索呈现最短时间为 14 ms,但作者并未将其作为阈下呈现讨论,也并未报告被试在14 ms时对表情线索的觉察程度。有研究表明,加工阈上、阈下情绪刺激的通路和反应特点并不相同(Balconi & Lucchiari,2005; Bernat,Bunce,&Shevrin,2001)。阈上情绪刺激可通过皮质通路加工,腹内侧前额叶皮层可对刺激的情绪进行评估(Keane,Calder,Hodges,& Young,2002),并可能在对情绪刺激加工的过程中实现自上而下的抑制(Balconi & Bortolotti,2013; 邓晓红,张德玄,黄诗雪,袁雯,周晓林,2010; Yamasaki et al.,2002),使个体对情绪信息的加工受到自上而下注意控制机制的调节。然而,阈下情绪刺激可直接通过皮质下通路加工,逃过意识的“污染”,激发个体更原始的生物性反应(Hänsel & von Känel,2013; van Honk et al.,2000)。此外,有研究表明,在无意识条件下,也能产生注视线索提示效应(陈艾睿,董波,方颖,于长宇,张明,2014),个体可以通过皮层下通路对注视线索进行加工(Shepherd,2010; Xu,Zhang,&Geng,2011)。那么,在阈下知觉条件下会不会出现注视线索有效性和表情的交互作用呢？联系到实际,是不是我们有时能更好的抑制住外界一些外显的提示,却抑制不住那些阈下知觉的暗示呢？目前还缺乏这方面的研究。

本研究通过控制注视线索以及面孔表情线索的呈现时间来分别探讨阈上、阈下两种呈现条件下,是否存在面孔表情对注视线索的调节作用。本研究预期,当面孔表情和注视线索为阈上呈现时,由于个体可能会受自上而下注意控制机制的影响并未加工情绪信息或是抑制已唤醒的情绪,故在正性、中性、负性三种表情下,注视线索提示效应没有明显差异。换句话说,由于我们的实验设计类似于Hietanen和Leppänen (2003)的研究,研究结果应该也是类似的,即不存在表情与注视信息的交互作用。而当面孔表情和注视线索为阈下呈现时,由于阈下情绪信息可避开自上而下的抑制,激发更原始的生物性反应。故本研究预期,与中性面孔相比,正性和负性面孔可能会诱发更强的注视线索提示效应,即存在面孔表情与注视线索有效性的交互作用。

2 方法

2.1 被试

35名在校大学生或研究生(23名女生,12名男生,19～23岁,

= 22岁,

= 1.37)参加了实验。被试均为右利手,视力或者矫正视力正常,身体健康,无情绪障碍疾病史。因实验程序错误剔除1名被试,另外,剔除错误率高于 5%的被试 3名,最后选出31人(21名女生,10名男生)。所有被试均自愿参加实验,实验后获得一定的报酬。

2.2 刺激与仪器

实验刺激在Lenovo Y460笔记本上呈现,分辨率为 1024×768,刷新率为 60 Hz。实验程序用E-prime编制。实验中共使用2名男性和2名女性的3种表情(正性、中性、负性)、2种注视朝向(朝左、朝右)的图片。在预实验中,20名大学生被试(11名女生,9名男生)对3种面孔表情图片的效价进行了7点评分。三类面孔表情图片在效价维度上差异显著[

:正性 = 5.95 ± 0.41; 中性 = 3.84 ±0.18; 负性 = 1.94 ± 0.42,

< 0.001] 。我们通过预实验确定阈下呈现的时间以保证被试确实未觉察到表情信息。参照Mele,Savazzi,Marzi和Berlucchi(2008)的方法,把阈上呈现条件下面孔的亮度定为100%,然后在Photoshop中将面孔的亮度调至原亮度的50%作为阈下刺激。预实验程序与正式实验中阈下呈现程序相同,只是不出现靶刺激。被试任务是判断面孔的表情并按键反应。正性、中性和负性分别按键盘“K”、“H”和“F”键。如果被试不能辨别则要求迫选。对阈下呈现条件的预实验辨别正确率进行单样本双侧

检验,结果表明:面孔呈现时间为 16 ms,可见度为 50%,并且随后伴有掩蔽的情况下,面孔表情判断正确率与几率水平之间无显著性差异,

> 0.10,说明达到阈下知觉。因此,将实验中线索的阈下呈现条件确定为16 ms、可见度为50%并且随后伴有284 ms的掩蔽刺激。正式实验结束后,86%的被试报告“完全看不到面孔表情”,14%的被试报告“似乎看到面孔表情”,无被试报告“看清面孔表情”; 84%的被试报告“完全看不到注视朝向”,16%的被试报告“似乎看到注视朝向”,无被试报告“看清注视朝向”。这说明被试在实验中不能外显地意识到表情信息以及注视朝向。由于少部分被试口头报告“似乎看到注视朝向”,我们在正式实验后对注视朝向阈下呈现的有效性进行了实验补充。实验重新选取 20名大学生(12名女生,8名男生)为被试。实验程序与原预实验程序相同,任务变为对注视朝向的判断,眼睛朝向左按“Y”键,朝向右按“B”键,如果被试不能辨别则要求迫选。对注视朝向正确率进行单样本双侧

检验,结果表明:面孔呈现时间为 16 ms,可见度为50%,并且随后伴有掩蔽的情况下,注视方向判断正确率与几率水平之间无显著性差异,

> 0.10,说明对注视朝向的知觉达到阈下知觉。

2.3 实验设计和程序

本实验是采用2×2×3的组内设计,3个自变量分别为：注视线索有效性,分为有效和无效两个水平; 线索呈现方式,分为阈上呈现(300 ms)和阈下呈现(16 ms)两个水平; 面孔表情,分为正性、负性、中性三个水平。因变量为被试判断正确情况下的反应时、正确率。

正式实验时,被试坐在安静的实验室内,眼睛注视屏幕中央。被试眼睛距离屏幕57 cm。实验的刺激序列如图1所示。当注视及表情线索为阈上呈现时,每个试次开始时,先呈现一个中央注视点“+” (500 ms,视角为 0.6°×0.6°)。随后呈现中性表情、眼睛直视的面孔图片,视角为 7.1°×8.2°,呈现时间为300 ms。接下来是线索阶段,呈现眼睛朝左或右的情绪(正性或负性) 或中性面孔图片300 ms。随后,目标刺激为大写字母(刺激视角为 0.6°×0.6°,离中央注视点的水平距离为 5°视角),随机出现在线索化位置或非线索化位置,直至被试做出判断。被试任务是对目标刺激出现的位置做出判断。其中一半被试在目标出现在面孔左边时用右手食指按“Y”键,出现在面孔右边时用左手食指按“B”键,另一半被试在目标出现在面孔左边时用左手食指按“B”键,出现在面孔右边时用右手食指按“Y”键。600 ms的黑屏之后,进入下一个试次。

当注视及表情线索为阈下呈现时,每个试次开始时,先呈现注视点“+” (500 ms),随后呈现中性表情眼睛直视的面孔图片,呈现时间为300 ms; 接下来是线索阶段,呈现眼睛朝左或右的情绪(正性或负性) 或中性面孔图片 16 ms,此时面孔图片的可见度为阈上呈现时面孔可见度的50%。随后呈现掩蔽图片 284 ms,掩蔽图片是将面孔图片(直视,无表情)进行马赛克处理后的。接着目标刺激随机出现在线索化位置或非线索化位置,直至被试做出判断。被试任务同上。600 ms的黑屏之后,进入下一个试次。正式实验共有288个试次,每种实验处理下有24个试次。所有试次平均分配在4个区组中(其中2个阈上呈现区组,2个阈下呈现区组),每个区组中包括每种实验处理下的 12个试次。每个区组共有 72个试次,以伪随机的方式呈现。练习阶段有24个试次,刺激呈现与正式实验相同。

图1 正式实验流程图例

3 结果

3.1 反应时

按照2(注视线索有效、注视线索无效)×2(阈上呈现、阈下呈现)×3(面孔情绪：正性、负性、中性)的实验设计,计算了每个实验处理下的反应时(如表 1),其中,剔除了每个被试每个实验处理下的反应极端值(平均值 ± 2个标准差以外的数据),占总数据的6.9%。接着我们将平均反应时进行2(注视线索有效、注视线索无效)×2(阈上呈现、阈下呈现)×3(正性、负性、中性)的重复测量方差分析。方差分析的结果显示：注视线索有效性主效应显著,

(1,30) = 106.27,

< 0.001,

partial

0.78,在线索无效条件下,被试的反应时(410 ms)显著长于线索有效条件(380 ms)。呈现方式主效应显著,

(1,30)= 16.33,

< 0.001,

partial

0.353,阈下呈现条件下被试的反应时(406 ms)显著长于阈上呈现条件(384 ms)。面孔表情主效应不显著,

< 1。虽然面孔表情主效应不显著,但是注视线索有效性、呈现方式、面孔表情三者交互作用显著,

(2,60) = 3.50,

< 0.05,

partial

0.104,这说明不同呈现方式下的面孔表情对注视线索的调节程度不同。故此,我们进一步在阈上、阈下两种呈现条件下,进行2(注视线索有效,注视线索无效)×3(正性、负性、中性)的重复测量方差分析,以探究不同面孔表情对注视线索提示效应的影响。

表1 被试在各个实验条件下的反应时(ms)以及正确率(%) (±SE)

方差分析结果显示,当注视线索及面孔表情为阈上呈现时,注视线索有效性主效应显著,

(1,30) =75.07,

< 0.001,

partial

0.714,线索无效时的反应时(402 ms)显著长于线索有效时的反应时(365 ms)。面孔表情主效应不显著,

(2,60) = 2.13,

p >

0.10,注视线索有效性与面孔表情交互作用不显著,

(2,60) =2.38,

p >

0.10 (见图 2 左)。当注视及表情线索为阈下呈现时,注视线索有效性主效应显著,

(1,30) = 40.31,

< 0.001,

partial

0.573,线索无效时的反应时(418 ms)显著长于线索有效时的反应时(395 ms)。面孔表情主效应不显著,

(2,60) = 1.15,

p >

0.10。面孔表情与注视线索有效性交互作用显著,

(2,60) = 3.84,

< 0.05,

partial

0.114(见图 2 右)。简单效应分析发现：注视线索有效条件下,面孔表情各水平差异不显著;注视线索无效条件下,面孔表情主效应显著,

(2,60) = 3.57,

< 0.05,

partial

0.106。

LSD

矫正的事后检验表明,被试在负性(423 ms)、正性面孔表情条件下(421 ms)的反应时均显著长于中性面孔表情条件(411 ms),

值分别为0.016和0.008。

图2 阈上(a)、阈下(b)呈现条件下,注视线索有效性与面孔表情的作用

另外,我们以线索提示效应量(线索无效条件下反应时-线索有效条件下反应时)为因变量,进行了2(阈上、阈下)×3(面孔情绪：正性、负性、中性)的方差分析。结果发现,呈现方式主效应显著,

(1,30) = 6.71,

< 0.05,

partial

0.183,阈上呈现条件下的注视线索提示效应量(37 ms)显著大于阈下呈现条件(23 ms)。面孔表情主效应不显著,

(2,60) = 3.03,

p >

0.05。呈现方式与面孔表情交互作用显著,

(2,60) = 3.50,

< 0.05,

partial

0.104(见图3)。简单效应分析发现,阈上呈现条件下,各面孔表情条件下注视线索提示效应量差异不显著,

(2,60) = 2.38,

p >

0.05; 阈下呈现条件下,各面孔表情条件下注视线索提示效应量差异显著,

(2,60)= 3.84,

< 0.05,

partial

0.114。

LSD

矫正的事后检验表明,正性面孔表情条件下的效应量(28 ms)与负性面孔表情条件下的效应量(26 ms)均显著大于中性面孔表情条件(14 ms),

值分别小于0.01和0.05。

图3 阈上、阈下呈现条件下的注视线索提示效应量

3.2 正确率

我们将平均正确率进行2(注视线索有效、注视线索无效)×2(阈上呈现、阈下呈现)×3(正性、负性、中性)的重复测量方差分析。方差分析的结果显示：注视线索有效性主效应显著,

(1,30) = 13.64,

< 0.01,

partial

0.312,注视线索有效条件下被试的正确率(99.0%)显著高于注视线索无效条件(97.7%)。

4 讨论

本研究利用注视线索提示范式,在阈上和阈下不同呈现条件下,考察了正性、负性、中性面孔表情为情绪线索时对该面孔所产生的注视线索提示效应的影响。实验结果表明,不同呈现方式下均存在注视线索提示效应。阈上呈现时,既不存在面孔表情的主效应,也不存在表情与注视线索的交互作用。阈下呈现时,出现了面孔表情对注视线索的调节作用,正性、负性面孔表情条件下的线索提示效应量显著高于中性条件,并且,当注视线索有效时,三种面孔表情条件下被试反应时差异不显著,而在注视线索无效条件下,正性、负性表情条件下的反应时显著长于中性条件。

注视线索及面孔表情为阈上呈现的条件下,注视线索提示效应显著,且该效应不受面孔表情的影响。以往有研究结果表明注视朝向转移对个体注意偏向的影响独立于面孔表情(Hietanen & Leppänen,2003),或者只在高焦虑被试上发现面孔表情对注视线索提示效应的调节(Mathews et al.,2003)。Hietanen和Leppänen (2003)认为之所以没有发现面孔表情对注视线索提示效应的调节作用,是因为个体对面孔表情的加工分析独立于对注视朝向的加工(Haxby,Hoffman,& Gobbini,2000)。但是近期的一些研究结果体现出了两种加工过程的交互(Adams & Kleck,2003,2005; Bayless et al.,2011;Jones,DeBruine,Little,Conway,& Einberg,2006;Sander et al.,2007)。本研究认为,之所以在阈上呈现条件下没有出现面孔表情对注视线索提示效应的调节,可能是因为个体通过自上而下的加工机制抑制住了面孔表情对目标位置判断的影响。阈上呈现条件下,面孔表情可以进入到个体的外显意识,即被试能报告曾看到或识别的某特定刺激(Maxwell & Davidson,2004)。由于被试能够知觉到面孔的表情,而且通过练习试次,他们可能发现面孔表情的类型与目标呈现位置的检测无关,因此通过自上而下的注意控制抑制住了无关刺激,即面孔表情对注意的捕获(Folk et al.,1992),从而消除了面孔表情对注视线索提示效应的影响。另外,面孔表情信息可能捕获了个体的注意,但自上而下的加工机制并未在信息选择过程中发挥作用,而是在意识层面的加工过程中抑制了已唤醒的情绪(程九清,高湘萍,2004),从而消除了面孔表情对目标判断的干扰。虽然以往也有研究表明,表情对注视线索有调节作用(Bayless et al.,2011; Fichtenholtz et al.,2007; Graham et al.,2010; Putman et al.,2006)。但是,在多数这类研究中(Bayless et al.,2011; Fichtenholtz et al.,2007; Graham et al.,2010),目标呈现时,面孔仍带有表情和注视线索,而本研究中目标呈现时面孔恢复初始状态,不再提供表情和注视线索。本研究的设计与Putman等(2006)的类似,目标呈现时面孔消失,仅提供中央注视点。但是,本研究的被试是普通大学生,而Putman等人(2006)所选取的被试是高焦虑群体,所以他们发现恐惧面孔表情所诱发的注视线索提示效应显著强于中性条件。本研究的设计正像生活中我们给别人暗示一样——先提供面孔刺激,然后通过改变表情和注视朝向给别人一个提示,最后恢复之前面孔。

注视线索及面孔表情为阈下呈现时,虽然注视线索提示效应显著,但该效应受到了面孔表情的调节,正性、负性面孔表情条件下的注视线索提示效应均显著大于中性面孔表情条件。另外,在注视线索无效时,正性与负性面孔表情条件下,判断目标位置所需反应时显著长于中性面孔表情条件。在Hietanen和Leppänen (2003)的研究中,当注视及表情线索呈现时间为14 ms时并未发现面孔表情对注视线索的调节作用。在该实验中,三种呈现时间水平在同一个区组的不同试次中进行了平衡,线索呈现完毕后即出现目标。而在本研究中阈上、阈下呈现水平在不同区组间进行了平衡,且在线索呈现完毕之后有 284 ms的掩蔽,加掩蔽可促使情绪线索和注视线索达到阈下知觉。另外,Hietanen和Leppänen (2003)的实验中面孔图片是简笔画形式,而本研究选取了真实的面孔图片。Murphy和Zajonc(1993),Murphy,Monahan 和 Zajonc (1995)发现,阈下的情绪刺激作用超过了阈上的情绪刺激作用。当刺激呈现的时间极其短暂以至无法被被试意识到时,情绪启动效应是显著的,而刺激呈现时间增加到可以为被试知觉时,情绪的启动效应反而不显著。有研究表明,当面孔表情处于阈下知觉时,个体没有驱动自上而下的抑制机制(Schall,Nawrot,Blake,& Yu,1993),而是通过皮层下通路对这些面孔进行快速加工,并将这些面孔区分为是情绪面孔还是中性面孔(Williams,Morris,McGlone,Abbott,& Mattingley,2004)。其中,阈下情绪面孔可以自动吸引个体注意,影响空间注意定向(Carlson &Reinke,2008,2014)。在本研究中,阈下呈现的面孔表情为正性、负性时,激发了个体原始的情绪反应,使其在线索有效时反应更快,在线索无效时反应更慢。而中性面孔表情不具有与生存相关的信息,没有影响到个体空间注意定向,故没有诱发更强的线索提示效应。另外,也有研究证据表明,愤怒的面孔表情会吸引个体注意,使得个体注意难以转移(Fox et al.,2000; Hansen & Hansen,1988)。在 Fox,Russo,Bowles和Dutton (2001)的研究中,他们将面孔表情图片作为外源性空间线索提示范式中的提示线索,结果发现在线索有效时,各种表情条件下个体的反应时差异并不显著,而当线索无效时,愤怒条件下的反应时显著长于高兴和中性条件。Wang等人(2012)还发现,个体对恐惧面孔的加工在无意识知觉水平就可以进行,相比中性面孔表情,恐惧面孔更能有效的吸引个体注意,进而影响注意资源的分配。

此外,本研究还发现阈下呈现条件下的反应时显著长于阈上呈现。一种可能的解释是：阈下呈现时,线索呈现后马赛克掩蔽刺激的出现阻断了被试对线索的加工(Enns & Di Lollo,2000),导致其加工及反应上的不连贯,造成了被试对线索指向注意的延迟(Balderston & Helmstetter,2010)。而阈上呈现条件,线索呈现之后立即呈现目标,并无掩蔽刺激干扰,故在判断任务中阈下判断整体反应时长于阈上条件。

最后,由于进行实验设计时,主要考虑控制实验总时间,避免因实验时间过长导致被试疲劳以至影响实验结果,所以单个条件下的实验试次偏少,这可能会降低统计结果解释的效力。但本研究的被试数量相比以往研究都要多,采用了35名被试,而以往研究被试数量多在20名左右。所以,每种处理下总的试次数并未与前人研究有很大差异,能够在一定程度上弥补单个被试单个条件下实验次数偏少的局限。

5 结论

本实验采用了注视线索提示范式研究了阈上、阈下两种知觉水平下,面孔表情对注视线索提示效应的影响。结果表明,在不同知觉水平条件下,表情信息对注视线索提示效应的调节程度不同。阈上知觉时,表情信息并未对注视线索产生调节作用;而阈下知觉时,面孔表情得到自动加工,进而影响了个体对注视线索的加工。

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