面孔识别的ERP早期成分P100和N170

信阳师范学院心理系 郝晓晓 孙天义 许远理

一、引言

在环境中，人类可遇到多种刺激，而人类面孔是其中最具生物学意义的刺激，因为它提供了关于其他个人的关键信息。视觉神经科学中的一个基本问题是人类加工面孔信息的能力是否依赖于特定的神经机制，而这些神经机制是否与那些参与其他类视觉刺激的知觉有本质的不同，事件相关电位（ERP）对此进行了研究，在视觉对象的知觉和识别中确定了类别选择影响的时间进程。

P100 是面孔识别的ERP 早期成分，其时间窗口为80ms ～130ms，测量指标是潜伏期和峰值。它是刺激呈现之后100ms 出现的正波，枕叶面部区（OFA）与其相关，是类别敏感的ERP 成分。MEG、ERP 和经颅磁刺激(TMS)的联合证据表明，刺激呈现100ms 之后，出现明显的面孔敏感过程，被试可成功地将刺激分类为面孔与非面孔。

N170 是面孔识别的另一个ERP 早期成分，其时间窗口为130ms ～200ms，测量指标也是潜伏期和峰值。它是刺激呈现之后170ms 出现的负波，最大波峰位于双侧枕颞区，与面孔选择有关，除了人类面孔没有其它刺激类别能这样明显的引起负波。

二、早期成分P100

研究表明P100 对对象类别敏感，此外面孔熟悉度、性别差异等均对其产生影响。

1.刺激类别

研究发现P100 是类别敏感的峰值，对刺激类别的敏感性独立于其他操作，如刺激可变性、裁剪和变形。相对于其他类型的刺激物，面孔刺激能诱发更大的P100 波幅，但对其潜伏期没有影响。P100 的峰值被认为是早期感知加工的指标，对颜色、亮度、注意、空间频率和唤醒水平等方面的差异敏感。更重要的是，不管条件之间的低层次感知差异，在80ms ～130ms 的时间范围内一直发现较强的类别敏感性。

2.面孔熟悉度

对于面孔识别实验，给被试呈现新旧面孔是研究最多的实验条件。之前的实验中没有发现新旧面孔诱发的P100 波幅存在显著差异，即研究发现P100 波幅不受面孔熟悉度的影响。但是，最近的面孔识别研究中加入了被试的性别因素，结果就出现了显著差异。对于女性被试而言，新面孔照片诱发的P100 波幅大于旧面孔照片；而对于男性被试而言则和之前的研究结果一致，新旧面孔照片诱发的P100 波幅没有显著差异。在这个实验中，女性被试在P100 的时间窗口出现对新旧面孔照片的不同ERP反应，而男性被试则没有出现类似的情况。显然，女性对面孔的熟悉度更敏感，相比男性，女性能更早的感知到呈现的面孔是否见过。

3.被试性别差异

在面孔识别的实验中，被试的性别也是需要控制和恒定的条件。研究发现，女性被试测到的P100 的潜伏期明显短于男性被试。Proverbio 等人曾做了一个不同性别被试观察不同表情的婴儿面孔的实验，结果发现女性被试的P100 的潜伏期显著短于男性被试。此外Stockard 等人的实验也证明了此项结论，不同性别的被试观看模式翻转刺激，结果显示女性被试的P100 潜伏期比男性被试短了大约3ms。

三、早期成分N170

N170 与面孔选择相关，受面孔熟悉度、刺激的变化包括刺激重复、刺激裁剪，被试的性别差异也会对其产生影响。

1.面孔选择

目前的研究表明，面孔选择在颞叶（也就是梭状回FFA）和颞上沟（fSTS）有反应，与面孔选择的N170 成分高度相关。Horovitz 等人发现在不同的视觉噪音水平内和被试间，N170 和FFA 对面孔的反应呈正相关。FFA 和fSTS 已经显示出在面孔加工中扮演不同的角色，不同的研究中记录的N170 功能配置检查显示，根据任务中fSTS 和FFA 的相似性，fSTS 对面孔身份不敏感，而主要是在面孔多变的方面敏感，如对目光和表情敏感，FFA 则被认为主要与面孔身份加工的初期阶段相关。

2.面孔熟悉度

研究发现，相比新面孔照片，旧面孔照片诱发的N170 波幅更大，而潜伏期则缩短。旧面孔诱发的潜伏期时间更短，可能是熟悉的面孔能够使大脑对面孔结构的编码加快。旧面孔诱发的波幅更大，可能是熟悉的面孔再次出现能激活比新面孔更大的表征网络，新面孔在记忆中没有认知表征，熟悉的面孔不仅有一定的认知表征而且受到自上而下调节的影响，从而激活更大的表征网络；也有可能是熟悉面孔能引起被试更多的注意，相对的新面孔受到的注意就少一些，因此心理资源投入更多，N170 波幅就更大。由此可见，N170 可能反应的不是面孔识别再认的结果，而是结构编码再认的过程，而结构编码阶段受到熟悉度的调节。

3.被试性别因素

将被试的性别因素和面孔照片的性别因素综合分析发现，男性被试对女性面孔照片相比男性面孔照片诱发的N170 潜伏期更短，这表明男性对女性面孔的结构编码要早于对男性面孔的编码，它与男性更爱看美女照片的现象不谋而合。对于诱发的N170 波幅，男性被试和女性被试一样，皆是观看女性面孔的照片诱发更大的波幅。这可能是因为，相对于男性，女性的可变化特征更多，如多变的发型等，因此对女性面孔进行编码需要更多的心理负载，所以脑波幅度更大，从而诱发更大的N170 波幅。

四、小结与展望

P100 被认为对刺激类别敏感，面孔刺激能诱发更大的P100波幅，但对其潜伏期没有

影响：N170 敏感于面孔选择，在面孔熟悉度、面孔性别及被试的性别等相关。

然而，不可否认的是仍有许多问题亟待解决：用其他心理学仪器对面孔识别进行研究能否得出和ERP 研究一致的结论？面孔识别的ERP 早期成分还有哪些？P100 和N170 还有哪些关系等等都是未来研究的方向。明晰已有的面孔识别理论，可以为人类的生活创造有利的条件，有效地促进人际交往的发展，优化生存环境，提高生活质量，拥有较高的实践价值。

[1]Dering B.Face-Sensitive Processes One Hundred Milliseconds after Picture Onset.Frontiers in Human Neuroscience，2011

[2]吕 勇，刘亚平，罗跃嘉.记忆面孔，男女有别:关于面孔再认性别差异的行为与 ERP 研究.中国科学，2011

[3]Proverbio, A.M., Brignone, V., Matarazzo, S., Del Zotto, M., &Zani, A.Gender differences in hemispheric asymmetry for face processing.BMC neuroscience，2006

[4]Stockard, J.J., Hughes, J.F., &Sharbrough, F.W.Visually evoked potentials to electronic pattern reversal: latency variations with gender, age, and technical factors.American Journal of EEG Technology，1979

[5]Horovitz, S.G., Rossion, B., Skudlarski, P., &Gore, J.C.Parametric design and correlational analyses help integrating fMRI and electrophysiological data during face processing.Neuroimage，2004