眼動指標的認知含義與測謊價值

任延濤++孟凡騫

摘要 眼動研究法是認知心理學研究中的重要方法，具有無損傷、生態(tài)化的特點。而基于眼動方法的測謊技術與傳統(tǒng)測謊技術相比，也是一種具有較高信度與效度的心理測試方法，在實際應用中具有較大的優(yōu)勢。對眼動行為指標進行分析，可以考察“謊言”機制，一些眼動指標，如首視點、注視時間、注視次數(shù)、眼跳距離、回視數(shù)、瞳孔直徑、興趣區(qū)、眼跳潛伏期、眼動軌跡等，都具有一定的測謊價值。但眼動測謊方法目前尚處于研究階段，仍存在一定不足，亟待不斷完善。關鍵詞 眼動；認知；測謊

分類號 D9172測謊技術是將心理學與計算機科學等多種相關學科融為一體，對個人內(nèi)心的隱瞞意圖和狀態(tài)進行探測的一門科學。20世紀初，隨著現(xiàn)代測謊技術的不斷發(fā)展，測謊技術以其較高的測試信度與效度為諸多應用領域所認同、接受。在刑事偵查實踐中，測謊技術的大量運用極大提高了刑事偵查工作的效率。從某種程度上說，測謊技術的運用具有重大的變革意義。但是，隨著傳統(tǒng)測謊技術在司法實踐領域的廣泛運用，其自身的技術缺陷與不足也變得更加明顯。以多道生理測試儀為主體的傳統(tǒng)測謊技術，在“反測謊”及測試“偽反應”等問題上，面臨諸多質(zhì)疑。隨著生物學與心理學的發(fā)展，尤其是認知神經(jīng)科學的興盛，一些基于腦科學的測謊技術，如fMRI、PET、ERP技術也逐漸出現(xiàn)，但這些技術尚未成熟，也存在諸多缺陷與不足。近年來，在實驗心理學與認知心理學領域，國內(nèi)外研究者運用眼動跟蹤記錄技術考察人的認知加工過程，取得了一定的進展。

1眼動與眼動記錄技術簡介

人的信息獲取80%是依靠視覺，眼球運動是視覺信息輸入的主要方式。人類眼球運動有三種基本類型：注視、眼跳和追隨運動。注視是指將眼睛的中央凹對準目標刺激的活動。眼跳是注視點的快速轉(zhuǎn)移，從而將需要注視的對象保持在視網(wǎng)膜中央凹區(qū)域，以此獲得清晰的視覺。追隨運動是指眼睛追隨一個運動的物體移動。

眼睛是心靈的窗戶，人類自始就通過觀察人的眼睛來分析判斷其內(nèi)在的心理活動。19世紀末，國外研究者開始通過分析人的眼球運動來考察人的心理活動，分析眼動行為與心理活動的關系，專門記錄眼球運動的裝置——眼動儀也隨之出現(xiàn)。眼動儀的出現(xiàn)為心理學研究者進行不同條件下的視覺認知加工提供了重要手段。一百多年來，眼動記錄技術不斷發(fā)展，由簡單粗糙到智能成熟，先后經(jīng)歷了觀察法、后像法、機械記錄法、光學記錄法、影像記錄法等多種方法的演變。近些年來，隨著計算機技術、紅外技術和微電子技術的飛速發(fā)展，高精度眼動儀也開始出現(xiàn)，極大地促進了眼動記錄技術的推廣與運用，尤其在認知心理學研究中，這一手段成為一種不可替代的研究技術。

2眼動技術測謊的可行性

2.1眼動技術是觀察“謊言”機制的重要手段

認知心理學認為眼運動與認知之間存在諸多關聯(lián)一致性。美國心理學家Just和Carpenter的直接假說（Immediacy Assumption）和眼腦假說（Eyemind Assumption）都指出眼運動與認知的直接聯(lián)系。因此，對眼動軌跡的追蹤分析就成為考察大腦認知活動過程的一種有效途徑。研究表明，眼運動的速度、眼跳動距離、注視停留時間及掃描路線等指標都是分析大腦認知加工過程的有效指標，對這些指標的綜合分析能揭示復雜的認知活動變化。同時，微小眼跳與瞳孔直徑等指標又與人的情緒狀態(tài)存在很大的相關性，對于焦慮緊張等負性情緒的反應尤其靈敏。因此，通過眼動技術，既可以分析認知加工過程，又可以分析認知過程所伴隨的情緒反應，而“謊言”產(chǎn)生機制則恰是認知加工與情緒加工雙重加工的合體，重點體現(xiàn)為記憶與情緒反應，所以，眼動技術可以作為觀察“謊言”機制的重要手段。

2.2眼動技術具有特有的“測謊”優(yōu)勢

傳統(tǒng)的多道生理心理測試儀（polygraph）是當今用于刑事測謊的最為普遍的技術，其操作簡便，反應靈敏，易于學習。但多道測試儀的原理是測量情緒反應所伴隨的生理反應，而并非認知過程本身，這就使得這種技術效度較低，尤其是難以避免假陽性問題，因此這一技術逐漸被事件相關電位技術（ERP）等新技術所取代。事件相關電位測謊技術通過給予受測人一定刺激（視覺、聽覺）來探測所產(chǎn)生的誘發(fā)電位，直接考察說謊認知過程本身，具有較高的信度與效度。但由于誘發(fā)電位本身的復雜性要求這種測謊技術的操作者掌握諸多心理學知識，如認知神經(jīng)科學、實驗心理學、認知心理學等，同時還要具備刑事偵查學的相關知識，而且操作者在測試前需科學合理地制作刺激材料，并在測試中嚴格控制無關變量，這就使得事件相關電位測謊技術在公安實踐中較難普及。相對于以上兩種技術，眼動測謊技術有著明顯的優(yōu)勢：一是易用性，眼動技術中眼動記錄設備操作簡單，同時數(shù)據(jù)分析也較為形象直觀，測試操作人無需太多專業(yè)背景與專業(yè)訓練；二是生態(tài)化，眼動記錄設備往往采取無接觸方式，不影響正常的認知加工，不同于ERP技術受到電極帽導電膏的影響，可以用于真實的審訊環(huán)境中，也可以用于一般性證人測試，這種生態(tài)化的測試手段，會使測試結(jié)果更加客觀、真實；三是高效度，與多道測謊技術相比，由于眼動技術是考察視覺認知加工過程，其測量效度要更高，而且某種程度上與事件相關電位測謊有著同樣的效度，同時，眼動技術也可以結(jié)合認知過程所伴隨的情緒指標進行輔助分析，使心理測試的信度與效度大大提高。

3眼動指標的認知含義與測謊價值

通過分析眼動指標進行個體心理加工過程的分析考察是當代心理學研究的重要方法之一。以下從眾多基于眼動技術的相關心理學研究中選取具有一定測謊意義的指標進行闡述，探討該指標在測謊方面的應用價值。

《心理技術與應用》 2015年第7期 （總第23期）任延濤孟凡騫眼動指標的認知含義與測謊價值3.1首視點

首視點，即第一次注視位置，它往往反映被測人的興趣點（與關心、焦慮事件相關）。刑事測謊中，首視點指標往往反映出被測人對案件信息的不同關注點，具有一定的鑒別力。但是，首視點指標也容易受到刺激材料物理特性的影響（Kirchner，2006）。第一，材料的新異性特性（亮度、顏色、輪廓等），即刺激材料中，某部分信息在亮度、顏色、輪廓、材質(zhì)等特性上與周圍環(huán)境形成鮮明對比，則這部分信息更能引起人的首次注視；第二，活動性，即運動的信息相對于靜止的信息更能引起注視；第三，危險性，有些危險性信息，如刀、槍等，能引起人更多的首次注視。在刑事測謊中，圖像刺激中要避免具有以上特征的材料，要考慮到刺激材料的這些物理特性對人的眼動行為的影響，以排除無關變量干擾（任延濤，韓玉昌，隋雪，2006）。

3.2注視時間

從直接假說（Immediacy Assumption）和眼腦假說（Eyemind Assumption）開始，許多研究數(shù)據(jù)表明，對某信息的注視時間一般即是對此信息的認知加工時間。認知加工難度較大時，也即認知負荷大時，注視時間會相應延長。在刑事測謊中，注視時間是較為有效的測試指標，它可以反映受測人對某信息的熟悉度與關注度，如現(xiàn)場場景信息、作案工具信息、面孔信息等。同時，也可結(jié)合瞳孔數(shù)據(jù)，分析受測人的情緒狀態(tài)，如焦慮、恐懼等。有研究表明，考察不同熟悉度的面孔識別過程中，被試的注視時間及瞳孔直徑有顯著的差異。所以，注視時間這一指標對于刑事測謊中的熟悉度檢驗有著重要的研究意義。

3.3注視次數(shù)

注視次數(shù)是以某一個特定研究區(qū)域（興趣區(qū)）為單位，計算受測人對這一單位區(qū)域的注視次數(shù)，它反映受測人對該區(qū)域的熟悉度與興趣度。在刑事測謊中，可以現(xiàn)場某一環(huán)境作為刺激材料，劃定作案人了解的與作案相關的特殊區(qū)域，測試受測人對這一區(qū)域的注視次數(shù)。這一參數(shù)能清晰反映受測人的知情度或熟悉度。當然，在刑事測謊中，可根據(jù)不同的測試目標選取相應的測試材料，劃定不同的興趣區(qū)，從而分析這一興趣區(qū)內(nèi)受測人的注視次數(shù)，如殺人案現(xiàn)場尸體位置（移除尸體），盜竊案現(xiàn)場錢物遺失位置等都可以被劃定為興趣區(qū)。

3.4眼跳距離

眼跳是一種快速的注視轉(zhuǎn)移，是將視網(wǎng)膜的中央凹重新定位到視覺場景中的一個新點上，以此來獲得精確而清晰的視覺（Schall，2002）。眼跳距離，是指從前一個注視點向下一注視點進行視線轉(zhuǎn)移時，兩個注視點之間的夾角，往往以角度為單位。這一指標反映視覺加工的廣度，夾角越大則信息加工廣度越大。在刺激材料中，信息量較大部分的眼跳角度小，或興趣區(qū)內(nèi)的眼跳角度要?。˙ohme，Krause，Barth，& Martinetz，2004）。在刑事測謊中，眼跳距離大的掃描區(qū)域往往不是受測人所關心的內(nèi)容，而眼跳距離小的區(qū)域則是其興趣所在。眼跳也在一定程度上表明眼跳是與注意轉(zhuǎn)移相伴的（張學民，舒華，高薇，2003）。作案人與非作案人由于存在不同的認知狀態(tài)，對同一現(xiàn)場圖片的眼跳距離有著明顯的差異。

3.5回視數(shù)

回視是指從后一注視點又返回以前注視過的區(qū)域。回視指標表明先前的信息加工不完全、不充分，有繼續(xù)加工的必要，它反映出被測人對圖像刺激不同區(qū)域的關注度存在差異，關注度高，則可能存在明顯的回視加工。在刑事測謊中，作案人回視數(shù)越多的區(qū)域，往往就是案件信息關鍵區(qū)域，如盜竊案中的財物存放、盜取位置。但回視數(shù)并不是一定精確的指標，它容易受到其他因素的影響，因而，回視數(shù)通?？勺鳛橐粋€有效的輔助指標。

3.6瞳孔直徑

瞳孔大小直接與人的各種情緒相關，尤其是負性情緒，如焦慮、驚恐、憤怒，在這些情緒的作用下，人的瞳孔直徑的變化非常明顯（Webb et al.，2009）。在刑事測謊中，瞳孔直徑指標能有效測查受測人對關鍵問題（聲音刺激、圖像刺激）的情緒變化，如作案人對犯罪現(xiàn)場圖像刺激會存在較大的瞳孔直徑變化。瞳孔大小變化，與認知加工難度也存在相關，難度大時瞳孔變大，并且穩(wěn)定性較差。在實踐中，可以結(jié)合注視時間等指標，來判斷被測人對刺激的加工難度。如作案人對被害人的面孔刺激會具有較大的認知負荷，加工難度較大，瞳孔直徑有較大變化，同時也會伴有強烈的情緒反應，也使瞳孔直徑增大。但是值得注意的是，瞳孔的變化對外界光線的變化較為敏感，在測試中，要保證刺激材料具有相似的物理特性，如亮度、顏色等一致性。測試前應該進行一定的亮度測試，排除這種無關刺激的干擾。同時保持外界環(huán)境變化的一致性，如房間光照度及噪音變量的恒定。

3.7興趣區(qū)

興趣區(qū)是指按照顧不同的測試任務要求，將刺激材料的某個區(qū)域設定為關注區(qū)域，記錄受測人在此區(qū)域的所有眼動數(shù)據(jù)。興趣區(qū)必須結(jié)合注視次數(shù)、瞳孔直徑與注視時間等指標進行綜合考察。在刑事測謊中，可按不同的測試任務、針對不同的測試對象設置興趣區(qū)。興趣區(qū)的劃分具有較大的靈活性，也可以進行未知信息的探察，如拋尸地點等。

3.8眼跳潛伏期

眼跳的潛伏期是指從刺激呈現(xiàn)到眼跳開始執(zhí)行之間的時間間隔，包括信息的傳入、傳出所需的時間和由所經(jīng)通路的復雜程度決定的中樞加工時間（Darrien，2001）。在眼跳潛伏期中視線保持在注視點范圍內(nèi)，而在注視的過程中至少發(fā)生了兩個加工過程：一是對中央凹視野中的目標進行分析并對邊緣視野中的目標做眼跳定位；二是為下個眼跳做好準備。眼跳指標較為精細，一般認為這一指標受神經(jīng)加工速度及刺激的特異性影響較大，在刑事測謊中運用較少。在刑事測謊中，這一指標的研究價值有著較大的爭議。

3.9眼動軌跡

眼動軌跡是指被測人觀察刺激材料所形成的物理掃描路徑。眼動軌跡指標能真實揭示被測人整個認知加工過程，清晰展現(xiàn)被測人在加工刺激材料時所表現(xiàn)的認知負荷與興趣特征。在刑事測謊中，作案人往往與非作案人的眼動軌跡存在較大的差異。刑事測謊過程中，在分析其他眼動指標的基礎上，運用眼動軌跡指標進行最后的綜合分析，能深入揭示被測人的心理活動特點。

目前，基于眼動指標的測謊研究仍處于探索階段，在一些觀點上學者們?nèi)源嬖谝欢ǖ臓幾h。作為一種獨立的測謊手段，眼動測謊仍存在一些缺陷，如測試主觀性、隨意性較大，尚未具備客觀標準與測謊問題模式等，但是，眼動技術作為測謊技術的一種必要手段是毋庸質(zhì)疑的。未來的測謊技術將是多種技術的有機整合，而眼動技術必然是其中不可缺少的一種。

參考文獻任延濤， 韓玉昌， 隋雪. （2006）. 視覺搜索過程中的眼跳及其機制. 心理科學進展，14（3）， 340-345.張學民， 舒華， 高薇. （2003）. 視覺選擇性注意加工的優(yōu)先效應與加工模式. 心理科學，26（2）， 358-359.Bohme， M.， Krause， C.， Barth， E.， Martinetz， T.（2004）. Eye movement predictions enhanced by saccade detection.Brain Inspired Cognitive Systems.Stirling： University of stirling.Darrien， J. H. （2001）. An analysis of the dependence of saccadic latency on target position and target characteristics in human subjects. Bmc Neuroscience， 2（1），13.Kirchner， H. （2006）. Ultrarapid object detection with saccadic eye movements： visual processing speed revisited. Vision Research， 46（11）， 1762-1776.Schall， J. D. （2002）. The neural selection and control of saccades by the frontal eye field. Philosophical Transactions of the Royal Society B： Biological Sciences， 357（1424）， 1073-1082.Webb， A. K.， Hacker， D. J.， Osher， D.， Cook， A. E.， Dan， J. W.， & Kristjansson， S.， et al. （2009）. Eye movements and pupil size reveal deception in computer administered questionnaires. Lecture Notes in Computer Science.

Cognitive Values and Polygraph Testing Applications of Eye Movement IndicatorsREN Yantao；MENG Fanqian（National Police University of China，Shenyang 110035，China）Abstract： Eye movement technology is one of the important methods in cognitive psychology. As it is zeroharm and ecological， polygraph technology employing eye movement analyses is an advanced method， which has high level of reliability and validity， compared to traditional forms of polygraph techniques. Analyzing eye movement facilitates the mechanism of lying. Several eye movement indicators can be used in polygraph tests， including the first of fixation， duration of fixation， the number of fixation， distance of saccadic， the number of regressive eye movement， pupil diameter， area of interest， saccade latency， and eye movement locus. Despite the advantages， polygraph tests relying on eye movement analyses remain developing and need to be interpreted with caution.Key words： eye movement； cognitive； polygraph test

欄目編輯/王晶晶終校/丁堯《心理技術與應用》 2015年第7期 （總第23期）Psychology： Techniquse and Applications7th Issue， 2015 （Serial No.23）收稿日期：20150302