孤独症谱系理论：阿斯伯格综合征儿童对人物基本面部表情的识别特点

来 源：论文

作 者：郭嘉1　静进1　邹小兵2　唐春2

(1中山大学公共卫生学院妇幼卫生系,广州510080　 2中山大学附属第三医院儿童发育行为中心,广州510630　通信作

者:静进jingjin@ mail.sysu.edu.cn)

【摘　要】目的:了解阿斯伯格综合征(Aspergersyndrome, AS)儿童对人物基本面部表情的识别能力和特征。方法:使用本研究研发的面部表情识别测试软件系统对22例符合美国精神障碍诊断和统计手册第四版(theDiagnosticandStatisticalManualofMentalDisorders, 4thedition, DSM-Ⅳ)AS诊断标准的门诊AS儿童和20例性别、年龄等一般情况相匹配的正常对照儿童进行测试。以不同呈现方式下的面部表情识别的正确率与反应时为分析指标。结果: AS儿童对正立面部表情、上半部面孔表情的识别正确率均低于正常对照儿童,且反应时间延迟。AS儿童对整体面部表情的识别仅优于下半面孔,而正常儿童对整体面部表情的识别率优于上半和下半面孔。AS儿童与正常儿童对正立(整体)面孔的识别均优于倒立面孔。结论:阿斯伯格综合征儿童对人物面部表情的识别能力较正常儿童差,但尚具有一定的面孔整体加工能力,与正常儿童同样具有倒置面孔效应。

【关键词】 　阿斯伯格综合征;情绪认知;面部表情;病例对照研究

中图分类号: R 749.94, B 844.1　文献标识码: A　文章编号: 1000- 6729(2011) 001- 0047- 06　　doi: 10.3969/j.issn.1000- 6729.2011.01.012

CharacteristicsoffacialexpressionrecognitioninchildrenwithAspergersyndrome

GUO Jia1, JING Jin1, ZouXiao-bing2, TANG Chun2

1DepartmentofMaternalandChildren' sHealth, SunYat-SenUniversity, Guangzhou, Guangdong 510080, China2DepartmentofChildDevelopmentalBehaviorCenter, theThirdAffiliatedHospital, Guangzhou 510630, ChinaCorrespondingauthor: JINGJin, jingjin@ mail.sysu.edu.cn)

【Abstract】Objective: Toexploretheabilityandcharacteristicsoffacialexpressionrecognitioninchildren

withAspergersyndrome(AS).Methods: Twenty-twomalechildrenwithAS accordingtotheDiagnosticandStatisticalManualofMentalDisorders, thedition(DSM-Ⅳ), andtwentynormalchildrenmatchedonchrono-

logicalageandgenderwereselected.TheyweretestedwiththeFacialExpressionRecognitionSoftwareSystem de-velope din this research which took recognition accuracy rate and responsetimeindifferentpresentationmannersasanalysis indexes. Results: The accuracy rate sofuprightand the upperf acial expression were sign ificantlyl owerinchildren withASthaninnormalcontrols[upright: (60.4± 12.8)% vs. (73.8± 6.1)%, P< 0.001; upper:(53.3± 13.3)%vs.(62.9± 8.5)%, P= 0.009], and there sponse time wasdelayed (P< 0.05)[upright:(3.494± 0.570)svs.(2.839± 0.415)s, P< 0.001; upper:(4.099± 0.816)svs.(3.142± 0.461)s,P< 0.001]。There were nosignifican trecognition differencesbetweenthewholefacialexpressionandtheupperfacial expression [ (60.4± 12.8)%vs.(53.3± 13.3)%, P= 0.062] but there cognition of whole facialex-pressionwassuperiorthanthelowerfacialexpression [(60.4± 12.8)%vs.(52.2± 10.8)%, P= 0.032] .However, innormal group there cognition accuracy rate of the whole facialexpressionwasobviouslysuperiorthan that of the upper and the lower facialexpression [(73.8± 6.1)%vs.(62.9± 8.5)%,(62.7± 6.5)%, Ps< 0.001] .Incomparisonoftheuprightandtheinvertedfacialexpression, there cognition of the up right wereboth super iorthantheinvertedinthetwogroups.AS:(60.4± 12.8)%vs.(51.4± 10.0)%, P= 0.014; con-trol:(73.8± 6.1)%vs.(56.3± 7.4)%, P< 0.001] .Conclusion: Theabilityoffacialexpressionrecogni-tion in children with Aspergersynd romeispoorerthannormalchildren, but have acer tain holis ticproces singabili-tyandhavefacialinversioneffectassameasnormalchildren.

【Keywords】 　Aspergersyndrome; emotioncognition; facialexpression; case-controlstudy

阿斯伯格综合征(Aspergersyndrome, AS)是广泛性发育障碍(pervasive developmen taldisor-der, PDD)中的一个类型,它与典型孤独症、高功能孤独症、广泛性发育障碍未特定型共同位于一个连续谱上,当前临床诊断体系对这类疾病倾向使用“孤独症谱系障碍” (autism spectrum disorders,ASD)一称。AS智能和语言发展基本正常,但具有社会交往困难,局限、刻板的兴趣和活动模式等特点,常伴有协调运动发育障碍。该症男性居多,男女比约为4∶1[1]。新近神经心理研究发现,包括AS在内的孤独症谱系障碍(ASD)儿童大都存在心理理论(the-oryofmind, ToM)能力缺陷,即对他人的心理活动理解能力低下,甚而对他人情绪活动、面部表情的感知能力亦存在不同程度的缺陷[2]。面部表情是人们情绪情感的外在表现,它传达着主体的情绪状态、行为目的、要求、意图、愿望等内部信息,被称为“情绪反应的最敏感的指示器”。有学者提出面部表情感知缺陷可能是ASD患者社交缺陷的主要原因之一[3]。Ekman等研究了人脸基本表情的文化普遍性,编成了“面部肌肉运动编码系统” (FACS),从解剖学角度提出了6种基本面部表情:高兴、悲伤、惊讶、恐惧、愤怒和厌恶[4]。国内孟昭兰等人通过中国成人面部表情的跨文化研究进一步验证:基本面部表情具有人类文化普遍性,基本面部表情是与生俱来的[5]。近年来,围绕ASD患者面部表情识别的研究开展众多,但无论是在面部表情识别能力还是面部表情加工方式上都未形成一致结论。多

数研究认为ASD患者面部表情识别能力不足,但也有研究认为ASD具有基本面部表情识别能力,只是在复杂情绪识别上存在更多困难[6]。有学者提出ASD患者面孔整体加工能力受损,不能有效利用眼睛信息,而相应发展出定向于面孔次要特征区域——— “嘴部”的局部代偿策略[7]。但该理论亦未在同类研究中得到充分证实[8]。本研究以AS儿童为研究对象,以东方人基本面部表情及中性表情图片为刺激材料,运用计算机技术建立更准确测量的实验工具,采用不同的面孔呈现方式(正立、倒立、上半、下半),比较AS儿童与正常儿童对人物基本面部表情判断的差异,探讨AS儿童的面部表情识别特征及可能的面孔加工方式。

1　对象与方法

1.1对象

AS组:为2009年5月至2009年10月在中山大学附属第三医院儿童发育行为中心就诊由专业医师诊断Asperger综合征男童22例,年龄7～ 14岁,平均(9± 2)岁,符合美国精神障碍诊断和统计手册第四版(Diagnosticand StatisticalManualofMentalDisorders, 4 thedition DSM-Ⅳ)AS的诊断标准[9]。

对照组:取自广州市某小学2～ 6年级年龄、性别、家庭背景与AS组儿童相似的正常健康男童20名,年龄范围7～ 14岁,平均(10± 2)岁。两组儿童在年龄、性别和家庭背景上差异均无

统计学意义(Ps> 0.05);经标准化韦氏学龄儿童智力量表(China-WechslerIntelligence Scale forChildren, C-WISC)[10]测试,两组儿童智力无明显差异[ (99.7± 19.8)vs.(109.1± 12.6), t= -1.85, P= 0.071],平均总智商均在85～ 114等级范围内;视力(或矫正视力)均大于1.0;全部右利手。

1.2方法

1.2.1人物表情图片

选自本研究团队建构的人物面部表情图库中的21张表情照片,以及日本女性表情图库中的7张照片[11-13]。所有照片面部无明显标志(如胡须、眼镜、皮肤痣、化妆等),经过photoshop8.0处理,做到明暗、对比度、大小和空间频率的一致。

头像照片为10cm × 15cm,均为肩部以上的正面照片。选用照片经信效度检验,表情识别一致率在70%以上,重测信度和效度均在可接受范围[11-13]。28张表情照片包括6种基本面部表情(开心、伤心、生气、惊讶、害怕、厌恶)及中性表情,共7种表情类型,每种表情各有4张照片。应用图像管理工具将正立面孔照片翻转180°制成倒立面孔照片,运用ACDSee数字图像处理软件分别遮蔽照片的上、下半面孔,制作成上半面孔表情图和下半面孔表情图。

1.2.2实验程序

使用VC+ +集成开发环境开发而成的面部表情识别测试软件系统。本系统可以在电脑上按照测试要求自动呈现图片、精确记录反应时间,并具有数据库管理功能。测试分练习实验和正式实验两部分。练习实验采用7张日本女性面部表情照片,正式实验采用全部28张表情照片。正式实验又分4个环节,分别为正立(整体)面部表情的识别、倒置(整体)面部表情的识别、上半(正立)面孔的表情识别和下半(正立)面孔的表情识别。正式试验各环节均使用28张表情图片,图片下方有7个表情词汇框,分别标注:开心、伤心、生气、惊讶、害怕、厌恶、中性。实验顺序为:练习※正立(整体)面孔※倒立(整体)面孔※上半(正立)面孔※下半(正立)面孔。图片呈现不限时间,主试要求被试看出呈现图片的表情后立即说出相应的表情词汇,主试点击被试说出的表情词,呈现图片消失进入间隔期,黑屏2s, 2s后下一张图片自动呈现。 28张图片随机呈现不重复,电脑自动记录选择结果、正确率及反应时间。完成每环节后,程序自动中断。

1.2.3施测方法

在安静独立场所进行一对一测试。被试座位与电脑的位置、距离固定。被试眼睛距电脑屏幕中心的距离大约65cm,与显示器的水平视角为15°。主试位于被试右侧,与其并排坐。实验开始前与被试做简短的沟通,稳定其情绪后,主试打开测试程序界面,输入被试的一般情况,告知指导语,进行练习实验;指导语在电脑上呈现的同时,主试口述: “小朋友,电脑上就会出现一些人物的面部表情图片,有开心、伤心、生气、惊讶、害怕、厌恶、中性表情。图片下方会有几个表情词汇,分别是开心、伤心、生气、惊讶、害怕、厌恶、中性。你要辨认出这些图片中的表情,并尽快说出与之相应的表情词,争取又快又好,明白了吗?来,我们先来练习一下”。被试若有不理解的表情词汇,可做解释使其理解。确认被试明白测试方式后进入正

式实验,依此进行四个环节:正立(整体)面孔※倒立(整体)面孔※上半(正立)面孔※下半

(正立)面孔。后三个环节开始之前不再进行练习实验,只告知指导语。各环节间间歇1～ 2min为被试休息时间。

1.2.4统计方法

使用SPSS13.0进行数据处理和统计分析,采用重复测量方差分析、两独立样本t检验、单因素方差分析、LSD-t检验、Bonfeeroni法、多组独立样本的非参数检验(Kruskal-Wallis检验)。P <0.05为差异有统计学意义。

2　结　果

2.1两组儿童对整体(正立)、部分(上半、下半)面部表情识别的正确率及反应时比较

以7种表情类型为组内因素, 2个组别为组间因素,对两组儿童识别正立(整体)面部表情的

正确率进行2(组别)× 7(情绪)的重复测量方差分析。结果显示,情绪主效应显著, F= 40.56,

P < 0.001;组别主效应显著, F = 17.97, P <0.001;两组儿童识别正立(整体)面部表情反应

时的重复测量方差分析显示,情绪主效应显著, F= 12.95, P < 0.001;组别主效应显著, F =

15.51, P< 0.001。进一步比较两组儿童识别正立(整体)面部表情的平均正确率和平均反应时,结果AS组的平均正确率小于正常组(P< 0.001),平均反应时长于正常组(P< 0.001)。AS组识别上半面部表情的平均正确率低于正常对照组(P=0.009),平均反应时间亦长于正常对照组(P<0.001)(表1)。

使用单因素方差分析分别比较两组识别整体、上半、下半面孔表情的平均正确率,结果正常对照组识别整体(正立),上半、下半面部表情的平均正确率差异有统计学意义,进一步用Bonferroni法进行两两比较显示,对整体面部表情识别率大于上半、下半面部表情(P< 0.001),而上半与下半表情识别率差异无统计学意义(P= 1)。对AS组使用LSD法进行两两比较显示, AS组对整体面部表情识别率仅大于下半面孔(P= 0.032),与上半部表情的识别无明显差异(P= 0.062), AS组识别上半与下半部面部表情亦无明显差异(P =0.772)。

表1　两组儿童对整体(正立)、部分(上半、下半)面部

表情识别的正确率及反应时比较(x±s)

项目AS组(n= 22)对照组(n= 20)t值P值

正确率/%

整体60.4± 12.8 73.8± 6.1 - 4.37< 0.001

上半53.3± 13.3 62.9± 8.5 - 2.74　 0.009

下半52.2± 10.8 62.7± 6.5

F值2.84 16.02

P值0.066 < 0.001

反应时/s

整体3.494± 0.570 2.839± 0.415 　 4.22< 0.001

上半4.099± 0.816 3.142± 0.461 　 4.62< 0.001

下半a 4.024(3.545,4.386) 3.022(2.639,3.332)

χ2值1.54 0.28

P值0.463 　 0.870

注: AS为Asperger综合征。a,非参数检验。

使用多组独立样本的非参数检验(K-W检验)对两组儿童识别整体、部分面部表情的反应时间分别进行组内比较, AS组和对照组在识别整体正立面部表情、上半面部表情和下半面部表情的反应时差异均无统计学意义(表1)。

2.2两组儿童对正立(整体)、倒立面部表情识别的组内比较AS组识别正立、倒立面部表情正确率的重复测量方差分析显示,组别主效应(正立、倒立)显著, F= 6.61, P= 0.014;情绪主效应显著, F= 44.56, P< 0.001。对照组识别正立、倒立面部表情正确率的组别主效应显著, F= 66.94, P<0.001;情绪主效应显著, F= 72.29, P< 0.001。两组儿童对正立面部表情的识别正确率均大于倒立面孔,但AS组识别正、倒立表情的平均正确率之差比正常组小(表2)。

AS组、正常对照组识别正、倒立面部表情反应时的重复测量方差分析显示,除情绪主效应有显著意义外(F= 8.40, 21.37;均P< 0.001),两组的组别主效应(正、倒立)均无显著意义(F=

0.92, 0.40;P= 0.342, P= 0.529),说明AS组和正常对照组识别正立、倒立面部表情的反应时差异均无统计学意义。

表2　两组儿童识别正立、倒立表情的平均正确率及差值/%

组别两种呈现方式下的平均正确率

正立倒立均值之差

AS (n= 22) 60.39± 12.85 51.46± 10.02 8.93

对照(n= 20) 73.75± 6.05 56.25± 7.41 17.50

注: AS为Asperger综合征。

3　讨　论

表情和情绪交流是人类的基本沟通方式。人的内心情绪状态往往借助许多线索表达,尤其是借助面部表情来实现。对人物面部表情的准确识别有助于人们的社会交往和环境适应。近年来发育和行为研究通常是让儿童识别成人的基本面部表情图片,主要以单一正确率指标考察儿童的表情识别能力发展特征,这些指标即使附加了时间因素也有过于简单粗糙之嫌。近年来通过人机对话方式来建立面部表情识别的计算机测试系统,为提高被试反应特征的识别率提供了保障。这类系统可自动记录选择类型、正确率、失误率和反应时等,反应时精确到毫秒级,可敏感地反映出认知加工速度。通常,正确率与反应时结合被认为是较全面客观的评价方法。本研究结果显示AS儿童对正立基本面部表情识别的平均正确率低于正常儿童,且反应时长于正常儿童。表明AS儿童对人物面部表情识别的能力确实比正常儿童差,其需要花费更多的时间辨认表情且辨别的正确率不高。在日常人际互动中, AS儿童在面部表情识别环节出现的问题,使其对他人情绪情感感知不足,难以建立共感从而导致人际互动偏差。

人类面孔中眼睛和嘴巴是表情识别的重要部位,二者肌肉的变化是表现情绪和情感的重要线

索[14]。眼睛在传递个体心理情绪状态时承载着更微妙丰富的信息,人们往往通过捕捉眼神的细微变化来判读对方的心理活动。国外研究较多认为ASD患者在社交情景下较少关注眼睛部位,对眼睛传达的情绪信息解读较差[6,15]。本研究结果支持此结论。在上半面孔表情识别实验中, AS儿童识别上半面部表情的正确率低于正常儿童,反应时间亦比正常儿童慢,差异具有显著性。上半面孔的核心表情部位是眼睛,说明AS儿童在眼神信息情感判读方面确有不足。在信息时时变化的社交情景中,充斥着大量的复杂表情和微妙的眼神活动,需要人们快速准确的识别以相应调整自己的社交行为。显然, AS儿童会在这种社交场景中显得笨拙

和难以应对。早期关于ASD的研究主要集中在面孔认知能力上,近几年则着重于他们感知面孔时所运用的加工方式。面孔识别加工方式的整体说认为,面孔中的各个部件是组成一个整体来加工和表征,面孔识别具有整体性和结构性特点,几乎不存在对面孔部件的专门编码。正常人在对人物面部表情判别中,通过整体面部线索要比仅仅通过眼睛或嘴巴线索判断的准确性高[16]。本研究中对整体和部分面部表情识别的实验结果所示,正常儿童对整体(正立)面部表情的识别明显优于对上半和下半部面部表情的识别,而上半面孔与下半面孔表情识别无明显差异。说明正常儿童确实存在整体—部分面孔识别优势,与以往的研究结果一致。而AS儿童识别整体面部表情的正确率仅优于下半面部表情,与上半面孔识别率的差异无统计学意义,上半与下半面孔的识别无明显差异。表明AS儿童在进行面孔加工时也有整体加工优于部分加工的倾向,但这种整体加工优势没有正常儿童明显,亦未表现出“嘴部”识别优势。两组儿童对三种呈现方式下的面部表情(整体、上半、下半)识别的反应时均无明显差

异,可能是因为面孔部分呈现导致有效信息不足,被试无法识别就直接猜测一个答案以求快速完成识别任务。

面孔的倒置呈现会破坏面孔的整体特征,加大识别难度,正常人对倒置面孔的识别明显差于正立面孔,即所谓的倒置面孔效应[17],这也与面孔识别的整体加工学说一致。本研究中AS儿童与正常儿童都受面孔呈现方向的影响,均显示出表情识别的倒置面孔效应,即两组儿童对正立面孔的识别明显优于倒置面孔。这与国外的一些研究不符,其认为ASD患者存在局部加工优势,这种认知加工方式不会受面孔整体特征破坏的影响,故其对倒置面孔的表情识别与正立面孔无明显差异,即不存在倒置面孔效应[18]。这些研究所选择的对象多为典型孤独症或高功能孤独症患者,疾病严重程度本身比AS重,可能为结论不一致的原因。此外,本研究中AS儿童识别正、倒立面部表情的正确率之差较正常儿童小,表明虽然其在面部表情识别时也存在

面孔倒置效应,但AS儿童受面孔倒置呈现的影响比正常儿童小。

综上不难看出, AS儿童对人物面部表情的识别能力比正常儿童确有不足,捕捉细微眼神的变化较差,但由于AS属于ASD中疾病程度相对较轻的亚型,故其在面部表情识别特征上表现出与典型孤独症不相一致的特点,如尚能读取基本面部表情的眼神信息,具有一定的面孔整体加工能力,与正常儿童同样具有倒置面孔效应等。

4未来研究方向

本研究的局限性: (1)使用的实验材料为人物静态的基本面部表情照片,而在日常社会生活中

涉及更多的是动态的,信息快速变化的复杂面部表情,如果能够采用动态的呈现方式,可能更好的模拟社交情景。 (2)如果在呈现表情图片的同时,能够配合使用视觉追踪技术或脑电生理及神经影像学技术,将能揭示AS儿童表情加工异常的内在神经生理机制,从而在更深层次上探讨AS儿童社交困难的可能原因。这将在以后的相关研究中加以深

化。

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