不可信面孔在視知覺加工中的注意偏向：來自眼動的證據*

王乾東 李慶功 陳凱凱 傅根躍,3

(1浙江師范大學心理系,金華 321004)(2北京大學-清華大學生命科學聯合中心,北京 100871)(3杭州師范大學心理系,杭州 311121)

1 引言

在社會知覺中,人們能從面孔中推斷他人的人格特質,面孔的可信度和支配性(Dominance)是面孔特質評價中的兩個重要維度(Oosterhof &Todorov,2008)。對面孔可信度的評價是一種快速、自動化的過程,人們對僅呈現 100ms的面孔就能形成較穩定且一致的可信度評價(Todorov,Pakrashi,&Oosterhof,2009)。

至今,許多研究從認知神經科學的角度(大腦激活程度、腦損傷)來探究人們加工可信和不可信面孔的差異(Adolphs,Tranel,&Damasio,1998;Yang,Qi,Ding,&Song,2011;Engell,Haxby,&Todorov,2007;Todorov,Baron,&Oosterhof,2008),使我們對可信和不可信面孔加工的神經機制有了更好地了解。但是鮮有研究從視知覺加工的角度來探究這些面孔的加工機制。從視知覺角度探究面孔可信度對面孔注意偏向的影響可以為可信和不可信面孔加工的認知機制提供新的視角和更完整的畫面。本研究的首要目的就是采用眼動儀,從注意偏向的角度探究個體對可信和不可信面孔的視知覺加工差異。

注意偏向主要包括注意警覺、注意維持與回避。注意警覺是指當刺激出現時,人們的注意更容易被該刺激吸引。以往研究發現,一些生物性(如蛇、蜘蛛)(Lipp,2006;Vuilleumier,2005)或社會性(如生氣或異族面孔)(Bannerman,Milders,de Gelder,&Sahraie,2009;Fox et al.,2000;Trawalter,Todd,Baird,&Richeson,2008) 的威脅刺激均會引起個體的警覺。比如在視覺搜索任務中,人們對生氣的面孔的搜索速度往往要比悲傷和高興的面孔更快,并且搜索生氣面孔的速度也較少受到干擾刺激數量的影響(Fox et al.,2000)。除了對威脅刺激的警覺,一些研究也發現,人們對威脅刺激可能還存在更多的注意維持(Belopolsky,Devue,&Theeuwes,2011;Fox,Russo,Bowles,&Dutton,2001;Nummenmaa,Hy?n?,&Calvo,2006)。注意維持是指人們對某個刺激維持更長的注意時間。Donders,Correll和Wittenbrink(2008)的研究發現對黑人存在“黑人=威脅”的刻板印象的白人,對黑人更多地產生警覺并且注意也更難從黑人面孔上脫離(Donders et al.,2008)。綜上,這些研究說明人們存在對威脅刺激的警覺和注意維持。

由于不可信面孔也相當于威脅刺激,被評價為不可信的面孔更少地受到他人的合作和互惠行為(Stirrat &Perrett,2010),并能引起更強的杏仁核激活(Engell et al.,2007;Todorov et al.,2008),該腦區在加工恐懼、生氣等消極面孔時也往往有更強的激活(Adolphs,2002)。基于對威脅刺激的警覺和注意維持假設,本研究假設個體對不可信面孔可能存在注意警覺和注意維持。

本研究的第二個目的是探究對可信和不可信面孔的注意偏向與不可信面孔記憶優勢的關系。國內外的研究一致發現,個體對不可信面孔的記憶要好于可信面孔(徐芬,鄒容,馬鳳玲,吳定誠,2012;Rule,Slepian,&Ambady,2012)。但是,至于為什么個體記不可信面孔更好的機制卻很少有研究探討。以往研究發現,視覺加工策略確實會影響面孔的記憶(Henderson,Williams,&Falk,2005;Wells,Beevers,Robison,&Ellis,2010)。基于此,本研究還探究對不可信和可信面孔的注意偏向的差異是否與不可信面孔記憶優勢存在關聯。

2 實驗方法

2.1 被試

剔除無效被試后(眼動校準差、猜到實驗目的),共計有效被試 39名(男 9名),年齡為 19～26歲(21.15±1.71歲)。他們均簽署知情同意書,實驗結束后獲得一定的報酬。所有被試均自報視力或矯正視力正常。

2.2 實驗材料

正式實驗共使用 80張中國中性情緒面孔圖片,均正面前視。在這些面孔中,包含可信和不可信面孔各 20張(男女各半),可信程度介于兩者之間的面孔40張(男女各半)。所有面孔圖片都經過Photoshop軟件標準化到相同的形狀和大小(寬600像素,高650像素,分辨率72像素每英寸)。為了防止膚色、亮度對實驗結果的影響,照片統一調成灰色,對比度和亮度也經過 Matlab的Shine工具箱(Willenbockel et al.,2010)調整。這些照片上的人面部無明顯標志(如胡須、眼鏡等),年齡為20～30歲之間。

上述的 80張面孔可信度評分是由另一批被試評價得來的。40名被試(15男)對隨機一張張呈現的80張面孔的可信任程度從1(非常不可信)～7(非常可信)進行評分。我們取可信分數處于前27%的面孔作為可信面孔(80×27% = 21.6,取了20張),后27%的面孔作為不可信面孔(同樣20張)。由此共計得到可信和不可信面孔各 20張(男女各半),其余處在中間的40張面孔作為可信中性面孔。可信面孔平均分為 5.79,標準差為 0.38;不可信面孔平均分為 4.29,標準差為 0.70;中性面孔平均分為5.06,標準差為0.49;兩兩之間差異顯著,所有的p<0.05。

我們對可信和不可信面孔進行了組合處理,即一張可信和一張不可信面孔隨機配對(性別一致),左右各一張,左右順序也進行了平衡。最后共產生 40張組合圖片(樣例見圖1)。這些組合圖片寬1024像素,高768像素,分辨率72像素每英寸。組合圖片的每張面孔所形成的矩形區域寬406像素,高 440像素,兩張面孔的中心區域間的距離為546像素。40張組合圖片用于面孔編碼階段的任務中,80張單張面孔圖片隨機一張張呈現在面孔再認階段。

圖1 組合圖片樣例及興趣區畫法

2.3 實驗儀器

Eyelink 1000 眼動儀(SR Research,Canada)采集眼動數據,采樣率為 1000 Hz。刺激呈現在 17英寸的 CRT顯示器,刷新率為 85 Hz,被試機屏幕分辨率為1024 × 768像素。被試眼睛與屏幕之間的距離約為60 cm。

2.4 實驗程序

被試在眼動實驗室中進行個別施測。正式實驗包括面孔編碼和再認兩個階段,所有被試依次完成這兩個任務。

在編碼階段,主試告知被試在實驗過程中盡量保持頭部不動并用一個下巴托架固定他們的頭部。待練習階段過后(練習程序與正式實驗一致,共計2個試次(Trial),練習階段的面孔不會出現在正式實驗中),即開始正式實驗。首先,需要對被試的眼動進行校準。校準程序采用九點追蹤法,被試需要用眼睛追蹤出現在屏幕上的小黑點的中心。在所有眼動偏移黑點中心1°視角之內方可進行正式實驗,否則為無效被試。在正式實驗階段,首先在屏幕正中央出現一個漂移校準點,只有被試的注視點移動到那個校準點后(偏移在 1°視角之內),組合照片才會出現,呈現 2s。被試在屏幕上看到40組圖片,每組圖片呈現2次,順序隨機,共計80試次。待組合圖片消失后,出現紅色探測點,被試依據探測點的位置(屏幕左右)做出相應的按鍵反應(“S”和“K”鍵)。待按鍵結束后,顯示空屏1500 ms,下一試次開始。眼動儀會自動記錄組合圖片出現時的眼動數據。

學習階段結束后,被試閉眼休息 2分鐘后開始再認任務。被試沒有被事先告知會有面孔再認任務。在再認階段,屏幕中央首先會出現一個‘＋’(1000 ms)。接著會隨機出現一張面孔(40張在編碼階段見過的和 40張未見過的),被試需要既快又準確地判斷這張面孔是否是編碼階段見過的,按相應的“S”或“K”鍵。待按鍵結束后,下一試次開始。實驗結束后,主試詢問被試在再認階段之前是否猜到會有再認面孔這個階段。如果說猜到即為無效被試。最后主試告知被試實驗目的、感謝并給予報酬。

2.5 眼動數據處理

與絕大多數眼動研究一樣,本研究中的注視點持續時間定義在100 ms或以上。興趣區定義如圖1,共有2個興趣區(圖中紅色框內),分別為不可信(右邊)和可信(左邊)面孔興趣區(正式實驗被試看不見紅色框)。在本研究中,有效試次需同時滿足以下2個條件：(1)組合圖片出現后的第一次眼跳發生在圖片呈現100 ms以后,因為研究表明,較短潛伏期的眼跳可能是自發的眼跳行為,與刺激無關(Fischer &Weber,1993);(2)在組合圖片呈現時,至少有一個注視點落在兩個興趣區內。在本研究中,有效試次比例為91.52%。

在本研究中,注意警覺的指標為首注視點偏向于某一興趣區的試次數。比如,不可信面孔的警覺分數=首注視點偏向于不可信面孔興趣區的試次數。如果首注視點偏向于不可信面孔興趣區的試次數要顯著多于偏向于可信面孔興趣區的試次數,就認為人們對不可信面孔更警覺。

注意的維持指標為注視某一類面孔(可信或不可信面孔)的總注視時間和總注視點個數。我們首先計算出每一被試落在每一有效試次的每一興趣區(可信和不可信)的總注視時間和總注視點個數,對上述的所有有效試次的總注視時間和注視點個數按照不同興趣區各自求和后再除以總的有效試次數,就得到每一被試對不同面孔的注意維持指標。如果對不可信面孔的總注視時間和總注視點個數要顯著長(多)于可信面孔,就認為存在對不可信面孔的注意維持。

最后,為探究對不可信和可信面孔的注意偏向的差異是否與不可信面孔記憶優勢存在關聯,我們對學習階段的注意偏向數據與再認階段的記憶成績進行相關分析,如果兩者存在關聯,則應該存在顯著的相關關系。

3 結果

3.1 面孔再認成績

配對樣本t檢驗顯示,不可信面孔再認正確率(M= 0.56,SD= 0.18)顯著高于可信面孔(M=0.49,SD= 0.17),t(38) = 2.56,p= 0.015,Cohen's d=0.400。采用信號檢測論的方法,我們也算出了鑒別率指標d’。與正確率結果一致,不可信面孔的鑒別率(M= 1.07,SD= 0.62)顯著高于可信面孔(M=0.88,SD= 0.54),t(38) = 2.64,p= 0.012,Cohen's d=0.327。

3.2 眼動結果

3.2.1 注意偏向結果

注意警覺指標。配對樣本t檢驗顯示,首注視點偏向于不可信面孔的試次數(M= 39.67,SD=6.66)要顯著多于可信面孔的試次數(M= 34.33,SD= 6.69),t(38) = 3.92,p<0.001,Cohen's d=0.800。說明存在對不可信面孔的注意警覺。

注意維持指標。對于注視時間,配對樣本t檢驗顯示,對不可信面孔的總注視時間(M=665.07,SD= 118.84)要顯著長于可信面孔的總注視時間(M= 603.44,SD= 111.40),t(38) = 4.57,p<0.001,Cohen's d= 0.535;對于注視點個數,同樣發現對不可信面孔的總注視點個數(M= 2.42,SD= 0.59)要顯著多于可信面孔的總注視點個數(M=2.19,SD= 0.49),t(38) = 5.18,p<0.001,Cohen's d= 0.424。表明存在對不可信面孔的注意維持。

3.2.2 眼動指標對面孔再認成績的預測

以面孔再認正確率差(不可信面孔-可信面孔)為因變量,首注視點偏向次數差、總注視時間差和總注視點個數差(均是不可信-可信)為自變量,采用一般線性模型的逐步回歸法,結果發現只有首注視點偏向次數差最終進入回歸方程模型。總方程模型的R2= 0.103,矯正的R2= 0.079,F(1,37) =4.26,p= 0.046。首注視點偏向次數差的回歸系數β= 0.321,t= 2.06,p= 0.046。

以面孔再認鑒別率差為因變量,同樣發現了相似的結果：只有首注視點偏向次數差進入回歸方程模型。總方程模型的R2= 0.103,矯正的R2=0.079,F(1,37) = 4.24,p= 0.047。首注視點偏向次數差的回歸系數β= 0.321,t= 2.06,p= 0.047。首注視點偏向次數差與面孔再認正確率差以及鑒別率差的相關見圖2。

圖2 注視點偏向次數差與面孔再認正確率差以及面孔再認鑒別率差的相關

4 討論

本研究發現相較于可信面孔,被試的首注視點更多地偏向于不可信面孔,并且注視不可信面孔的總注視時間和總注視點次數也顯著長(多)于可信面孔,說明人們對不可信面孔不僅存在注意警覺,也存在對不可信面孔的注意維持。這個結果與以往人們對威脅刺激更多地產生警覺與注意維持的研究結果一致(Bannerman et al.,2009;Belopolsky et al.,2011;Fox et al.,2000;Nummenmaa et al.,2006;Trawalter et al.,2008)。從而,本研究把對威脅刺激的警覺與注意維持的假設擴展到了對不可信面孔的加工中。本研究對于理解人們加工可信和不可信面孔的腦機制也有一定的幫助。以往研究發現不可信面孔比可信面孔引起更強的杏仁核激活(Adolphs,2002),并且杏仁核的激活強度與注視眼睛的時長成正相關(Dalton et al.,2005)。由于眼睛往往傳達著社交的威脅信息(Farabee,Holcom,Ramsey,&Cole,1993),因此加工不可信面孔引起的較強的杏仁核激活可能與對不可信面孔的注意維持有關。此外,Yang等人(2011)的 ERP研究發現,不可信面孔引起了更強的正向晚正成分(Positive Late Positive Component,LPC),意味著人們把更多的注意投向不可信面孔。

與以往研究一致(徐芬等,2012;Rule et al.,2012),我們發現記憶不可信面孔要好于可信面孔。對不可信面孔記憶更好和對不可信面孔產生警覺和總體注意維持,這可能是人們在幾千年的進化發展中逐漸產生的。最近的一些研究也指出記憶具有適應性功能(Nairne &Pandeirada,2008)。這些研究者認為進化能使人們更容易記住有利于生存的事物。由于不可信面孔可能會對自身產生危害,因此對此類面孔記憶更好,以便將來更準確地再認出此面孔并作出恰當的反應,如逃跑或者戰斗。對不可信面孔產生警覺能促使個體較快地定向此類面孔并作出恰當的應對反應;而產生注意維持能使個體時刻關注不可信面孔的變化(如情緒改變),以便隨機應變。此外,這種對不可信面孔的注意偏向可能是導致個體記憶不可信面孔更好的原因。

本研究的回歸分析發現,首注視點更多偏向于不可信面孔的個體,再認不可信面孔的成績更好。國內外關于警覺促進記憶的研究并不多,因此具體的理論機制有待后人的詳細研究。一個可能的原因是,警覺能促使個體對相應刺激進行快速有效地加工。但是,值得驚訝的是,總注視時間和總注視點個數卻不影響記憶績效。按照常理,看得越久,記得也應該更好。這種有趣的結果也與近期關于記憶再認本族異族面孔的研究結果一致(Tullis,Benjamin,&Liu,2014)。在該研究中,即使被試在學習階段花更多的時間學習異族面孔,他們再認異族面孔的正確率依然低于再認本族面孔的正確率。此外,也有研究發現女性記憶女性面孔的成績要好于男性面孔,但是減少女性投入記憶面孔的注意資源并不能消除這種女性面孔記憶優勢(Lovén,Herlitz,&Rehnman,2011)。最后,本研究只是探究了兩者的相關關系,并沒有操作相應的變量來探究因果關系,未來的研究可以彌補這個缺陷。

最后,本研究只探討了面孔可信度對注意偏向和記憶的影響。以往研究還探究了行為可信度以及行為和面孔可信度兩者對記憶的影響(Bayliss &Tipper,2006;Suzuki &Suga,2010)。未來的研究可以在此基礎上探討行為和面孔可信度兩者對注意偏向的交互影響。

總之,本研究驗證了以往研究發現的不可信面孔的記憶優勢,并且從視覺加工角度探討了人們加工可信和不可信面孔的加工方式的差異,發現：相比于可信面孔,個體對不可信面孔產生警覺與注意維持。最后,本研究發現的首注視點偏向能預測不可信面孔的再認優勢,為探究不可信面孔記憶優勢這一現象的內在機制跨出了重要的一步。

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