面部情绪认知障碍的研究进展

申慧综述 孔繁一，刘诗翔审校



综 述

面部情绪认知障碍的研究进展

申慧综述 孔繁一，刘诗翔审校

情绪认知；杏仁核；认知加工；精神分裂症

面部表情作为基本沟通方式，是情绪表达和认知的重要途径。面部情绪认知障碍严重影响人际交往和社会生活。现从情绪认知概念、分类、研究方法、神经基础结构及面部情绪认知障碍的相关疾病综述如下。

1 面部情绪认知概述

1.1 情绪认知概念 情绪是复杂的心理生理学现象，反映了心智状态与个体内在的生物化学与外部环境影响的相互作用，它作为反映客观世界的一种形式，对人的现实生活和精神生活各方面都有重要作用。情绪认知是指对情绪的知觉和识别，包括对他人情绪和对自己情绪的识别。一般来说情绪认知是指对他人情绪的识别，即感知他人的情绪状态。表情作为情绪的外显形式，包括面部表情、语音表情、身段表情。面部表情作为基本沟通方式是眼部肌肉、颜面肌肉和口部肌肉通过位置的变化组成的一个或多个动作或姿态，是情绪表达和认知的重要途径。

1.2 面部情绪分类

1.2.1 情绪内容不同分类： Ekmann最早提出悲、喜、惊、怒、怕和厌6种基本情绪。6种情绪之间识别存在难度差异，情绪成分越复杂，表情越难辨认。其中快乐、痛苦最容易辨认；恐惧、悲哀较难辨认。

1.2.2 情绪效价不同分类： 按情绪效价分为积极情绪和消极情绪。积极情绪包括愉快、高兴和满意等；消极情绪包括愤怒、恐惧、厌恶。研究发现情绪效价影响受试者情绪识别的反应时间和正确率[1]，积极情绪面孔的识别正确率更高。同时表情强度也是情绪识别正确率的重要因素，表情强度高的情绪面孔识别正确率更高[2]。

2 面部情绪认知的研究手段

2.1 神经心理学的研究 对个体进行情绪诱发，测量其对情绪刺激的早期感知、分类识别、情绪评价等认知加工和情绪体验。以图片、声音、情景为刺激材料来揭示人类正常的认知结构和加工方式。目前的研究中情绪图片系统应用较多，主要有以下几种：(1)日本ATR-JAFFE表情库是一种专门用于表情识别研究的数据库，其中共有10人，每人7种面部表情(高兴、悲伤、愤怒、惊奇、恐惧、厌恶、中性脸)。此表情数据库按统一标准标定，并且完全开放，因此大多数研究中都使用此表情库来训练与测试。(2)日本人和白人的面部情绪系统(JACFEE)包括愤怒、厌恶、恐惧、悲伤、快乐、惊讶和蔑视7种面部情绪。研究认为这些情绪在不同文化下都能得到良好的识别度。在中国文化背景下，JACFEE图片已经在一些研究中得到了信度和效度的验证。(3)中国化面孔情绪系统包括7种情绪类型共870 张图片。100 名在校大学生对每张图片情绪类型进行评定，及对不同情绪类型所表达的情绪强度进行的评分。本土化的中国情绪图片系统排除文化、个性等差异，在中国文化背景下更有使用价值。(4)国际情绪图片系统(IAPS)具有较好的国际通用性，但因文化、个性等因素不同在国内研究中使用需要修订和完善。

2.2 神经影像学的研究

2.2.1 功能性核磁共振成像(fMRI)： fMRI是一种高分辨率、无创性、有效的影像技术，它能反映脑血流变化，并能准确地对功能大脑皮质(运动皮质、感觉皮质、语言功能及情绪活动)进行定位。广泛应用在于神经生理学和神经心理学的研究。

2.2.2 正电子放射断层扫描(PET)技术： PET作为当代最先进的核医学显像技术，显示脑组织内氧、葡萄糖、氨基酸等的代谢，并能完成中枢神经递质和受体显像，发现脑内微量受体的存在及其变化。

2.3 神经电生理的研究 在神经生理研究，生物信号显示情绪和生理活动之间的关系。一些研究已经进行了采用不同的生理信号进行情感识别，如心脏速率、皮肤电导、呼吸频率、心电图、肌电图、事件相关电位(ERP)等[3]。脑电图直接反映情绪状态。近年来集中于研究EEG信号用于设计情感识别系统。Murugappan等[4]提出用统计的方法，从EEG频段特性和小波变换进行分类5个独立的情绪(恐惧、厌恶、中性、快乐、惊喜)。Bastos-Filho等[5]提出的情感识别系统是基于从EEG信号提取3个特征以区分3个情感状态：压力、平静和正常状态。

3 面部情绪认知的神经基础

3.1 杏仁核 杏仁核是颞叶前部的皮质下结构，与前额叶皮质、纹状体及岛叶等都有纤维相联系，它是产生情绪，识别情绪和调节情绪，控制学习和记忆的脑部组织。杏仁核通过皮质下通路(上视丘和丘脑枕叶)和皮质通路(视皮质)参与情绪加工，杏仁核病变致使寻找并使用面部眼区来识别可怕面部表情的能力受损[6]。研究认为双侧杏仁核损伤后患者对不同情绪辨别均存在障碍，主要对恐惧面孔识别障碍;新的研究认为杏仁核在非恐惧面孔识别记忆中也有作用[7]。神经影像学研究显示双侧杏仁核在情绪认知中存在不对称性,右侧杏仁核在恐惧情绪认知中发挥作用更大。但Boucsein等[8]认为左右侧杏仁核损伤只要达到相当大的范围都会出现情绪辨别障碍。

3.2 前额叶皮质 前额叶皮质位于脑的最前方,分为眶部、内侧部及外侧部。外侧前额叶皮质可以被认为是情绪记忆一体化的部位，它能够对情绪内容编码和检索。研究发现经颅磁刺激左背外侧前额叶皮质刺激积极情绪材料的记忆提取，这一结果表明，左背外侧前额叶皮质活化促进情感信息的检索。重复经颅磁刺激使背内侧前额叶皮质失活后，识别愤怒、恐惧、厌恶等负性情绪一致下降[9]。尤其在前额叶区域被抑制后不能发现消极和可能的潜在厌恶情绪。另有研究证实眶额叶皮质非选择性参与情绪认知，其损伤可能使多种情绪认知障碍，其中愤怒情绪识别障碍最为显著[10]。

3.3 基底节 基底节位于大脑皮质底部,它和运动皮质、额叶及边缘系统皮质等有广泛的神经纤维联系。基底节损害后不仅出现运动障碍，而且出现情绪认知障碍[10]。神经影像学分析显示，皮质综合征患者的情绪加工处理障碍与基底节损失以及左侧旁回/楔前叶区域的皮质变薄有关[11]。基底节在厌恶情绪加工中可能发挥特殊的作用，新的研究认为基底外侧核是整合厌恶信息到更高层结构的过滤器，并不是情绪加工的特异性结构[12]。Marieke等[13]研究发现症状前亨廷顿患者无选择性的识别厌恶情绪障碍。Kipps等[14]研究发现厌恶表情的加工与基底节没有直接关系。基底节在厌恶情绪加工中的作用仍有争议，可能是研究方法、基底节病变部位、病变范围不同所致。但总的来说基底节是厌恶加工的重要结构。

3.4 扣带回前皮质 扣带回前皮质(anterior cingulate cortex，ACC)是大脑边缘系统的一部分。扣带回前部BA24、25区与额颞叶皮质有着广泛的纤维联系，此区与情绪的自动反应有关。研究发现，双侧杏仁核病变患者仍能快速区分恐惧情绪，并认为ACC和岛叶皮质网络也参与恐惧情绪认知处理[15]。因此，杏仁核是必不可少的无意识的、快速的检测恐惧的独家区域已经受到了挑战。对扣带回皮质而言，正负性情绪面孔激活右扣带回皮质，尤其对负性面孔的反应更显著；快乐面孔激活左扣带回皮质；厌恶面孔激活前脑岛和边缘皮质—纹状体—海马部位。研究认为 ACC作为边缘系统一部分与基底节一起组成厌恶加工的神经网络[16]。

3.5 脑岛 岛叶是内脏感觉皮质，有证据支持识别厌恶情绪时可以引起岛叶的激活，双侧岛叶损伤的患者对所有类型的厌恶情绪辨别障碍[17]。左侧脑岛和基底节损伤者存在厌恶加工的选择性受损；而右侧脑岛和基底节受损的患者却无情绪认知受损[18]。因此, 岛叶在厌恶情绪加工中可能存在偏侧化。

3.6 丘脑 丘脑是间脑中最大的卵圆形灰质核团。它与额叶前部、顶颞叶、扣带回等结构均有广泛的纤维联系。给被试者观察不同效价情绪图片，均发现丘脑被激活[19]。另有研究发现，丘脑损伤可以导致悲伤表情识别降低[20]。Ward等[21]研究发现局灶性丘脑后结节损伤者对害怕情绪图片识别障碍，而其周围结构损伤者却不出现此障碍，可见在害怕情绪识别中丘脑后结节作用重大，并通过杏仁核与皮质形成直接或间接的联系从而介导对害怕情绪的识别。

4 面部情绪认知障碍的相关疾病

参与情绪认知的脑结构复杂，其受损会引起情绪认知障碍，严重影响患者社会生活。研究认为其表现在精神分裂症患者、脑血管意外、痴呆综合征、帕金森氏病、抑郁症、自闭症、癫痫和创伤性脑损伤、多发性硬化等疾病中[22]。下面着重介绍与面部认知障碍相关疾病。

4.1 脑卒中与面部情绪认知障碍 脑卒中是高发病率、高致死率、高致残率的神经科疾病。它不仅出现肢体偏瘫、感觉障碍等神经功能受损症状，还可出现认知障碍，严重者致痴呆。在脑卒中后面孔情绪认知ERP研究中发现，脑卒中患者在面孔识别的早期阶段其神经活动与加工即出现异常, 其原因可能是脑卒中后影响了面孔表情识别的神经通路。卒中后面部情绪认知障碍存在2种理论：(1)右脑优势理论。认为不管面孔表达出情绪是正性的还是负性的，右脑是处理面孔情绪识别的优势半球，如果情绪面孔出现在左侧视野，那将会引起更加强烈的情绪反应。所以相应的，右脑损伤的患者识别正、负性面孔情绪都会受到严重的影响，而左侧脑损伤的患者受到的影响则相对小很多[23]。Blonder等[24]研究认为面部情绪认知与大脑右半球卒中有关。Yuvaraj等[25]研究显示大脑右半球在面部情绪认知中贡献重大，支持右脑优势理论。(2)效价理论。认为左脑是识别积极情绪的优势半球，右脑主要识别消极情绪。因而，左脑损伤患者识别积极情绪障碍，更容易出现抑郁症状和病理性哭泣等；而右脑损伤患者则被认为在识别消极情绪方面有困难，这种病理改变和病理性强笑有关[26，27]。Abbott 等[28]首次临床研究表明右脑损伤者鉴别整个脸部信息不准确，而左右脑损伤者在鉴别部分脸部信息时均不准确，这表明右半球通过面部整体和局部特征信息对面部表情处理，而左半球通过局部特征信息处理。

4.2 精神分裂症与面部情绪认知障碍 精神分裂症是一种危重精神疾病，其精神病理主要以认知障碍为主。精神分裂症认知障碍包括记忆障碍、注意障碍、执行功能障碍。文献报道精神分裂症患者面部情绪认知障碍。在精神分裂症首发和慢性期都会出现惊讶、恐惧、厌恶等普遍情绪的认知障碍，并在疾病进程中面部情绪认知障碍并未恶化，持续稳定存在[29，30]。精神分裂症患者的认知功能损害与大脑额叶及颞叶的不同区域以及相邻的皮质下结构的改变有关 ,主要是前额叶[31]。精神分裂症患者及精神病高风险者出现恐惧、悲伤特定面孔情绪识别障碍，这与杏仁核病理改变有关[32]。

4.3 帕金森病(PD)与面部表情认知障碍 PD是一种缓慢进展的中枢神经系统变性疾病。临床表现为肌强直、肢体静止性震颤和运动减少，另外认知障碍也很重要。国外对PD患者面部情绪认知的研究认为，对厌恶和恐惧情绪识别障碍最常见，悲伤和愤怒情绪次之，而对高兴和惊讶的情绪识别功能相对保留[33，34]。目前对PD患者认知障碍机制有两种解释：(1)杏仁核功能障碍。在非痴呆的PD患者的杏仁核中发现了黑质外的路易小体，这些患者在面孔情绪认知过程中出现了杏仁核的钝化[35]。(2)多巴胺通路和基底节功能受损。PD患者腹侧纹状体和下丘脑神经核团的多巴胺能神经支配减少，这些核团与主管面孔情绪识别的杏仁核和额叶眶回皮质有着丰富的连接，进而造成PD患者面孔情绪认知受损[36]。

4.4 自闭症与面部情绪认知障碍 自闭症患者情绪认知障碍包括情绪知觉能力、情绪理解能力、情绪表达能力及情绪调节能力障碍。情绪知觉能力障碍表现为识别他人情绪能力下降或不能识别。自闭症儿童情绪知觉能力的发展明显弱于普通儿童，且不随年龄增长而提高。研究认为自闭症患者表现对面部情绪表情的兴趣下降，对负性情绪的感知障碍严重。梭状回活动减弱是自闭症儿童面部情绪知觉障碍的原因之一，更多的研究认为杏仁核是自闭症儿童认知障碍的主要原因[37]。

4.5 抑郁症与面部情绪认知障碍 抑郁症以持续情绪低落和认知功能障碍为主要临床特征。消极认知偏差和情绪面的异常处理是导致抑郁的一个主要认知因素[38]。严重抑郁症患者对悲伤消极反应有偏差，往往把正性、中性或含糊不清面部表情评价为悲伤或不快乐。这种负性情绪认知加工偏向主要与杏仁核和梭状回等脑区过度激活和背外侧前额皮质、前扣带回等脑区活性不足有关[39]。研究发现对抑郁症患者提高皮质醇反应与识别愤怒、悲伤和厌恶的面部表情能力下降有关，但这些相关性仅出现10～14 d。说明下丘脑—垂体—肾上腺轴与处理负性面部表情是相关的，这可能是通过杏仁核的参与[40]。另外发现抑郁症的面部情感识别障碍与抑郁症状严重程度有关[41]。

5 总结及展望

面部情绪认知涉及的脑区结构十分复杂，不能简单认为是单个脑区的功能作用，而是各个结构之间形成不同环路。环路中任意结构及纤维联系受损后都会出现相应的面部情绪认知障碍，并表现在不同疾病中。皮质损伤可以导致普遍性的情绪识别下降；杏仁核损害可导致负性情绪识别障碍，尤其是恐惧情绪识别障碍；基底节损伤可导致选择性的厌恶情绪认知障碍；抑郁症患者有消极认知偏向。腔隙性脑卒中后认知障碍的程度是抑郁症发生的独立危险因素[42]。早期发现和识别面部情绪识别障碍可能有助于神经系统疾病预后的判断、治疗和社区管理。

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云南省应用基础研究面上自筹项目(No.2011FZ318)

650032 昆明医科大学成都军区昆明总医院临床学院研究生(申慧),成都军区昆明总医院神经内科(孔繁一、刘诗翔)

刘诗翔，E-mail:shixiang222@126.com

10.3969 / j.issn.1671-6450.2015.06.028

2015-01-15)