面部情緒認知障礙的研究進展

申慧綜述 孔繁一，劉詩翔審校

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綜 述

面部情緒認知障礙的研究進展

申慧綜述 孔繁一，劉詩翔審校

情緒認知；杏仁核；認知加工；精神分裂癥

面部表情作為基本溝通方式，是情緒表達和認知的重要途徑。面部情緒認知障礙嚴重影響人際交往和社會生活。現從情緒認知概念、分類、研究方法、神經基礎結構及面部情緒認知障礙的相關疾病綜述如下。

1 面部情緒認知概述

1.1 情緒認知概念 情緒是復雜的心理生理學現象，反映了心智狀態與個體內在的生物化學與外部環境影響的相互作用，它作為反映客觀世界的一種形式，對人的現實生活和精神生活各方面都有重要作用。情緒認知是指對情緒的知覺和識別，包括對他人情緒和對自己情緒的識別。一般來說情緒認知是指對他人情緒的識別，即感知他人的情緒狀態。表情作為情緒的外顯形式，包括面部表情、語音表情、身段表情。面部表情作為基本溝通方式是眼部肌肉、顏面肌肉和口部肌肉通過位置的變化組成的一個或多個動作或姿態，是情緒表達和認知的重要途徑。

1.2 面部情緒分類

1.2.1 情緒內容不同分類： Ekmann最早提出悲、喜、驚、怒、怕和厭6種基本情緒。6種情緒之間識別存在難度差異，情緒成分越復雜，表情越難辨認。其中快樂、痛苦最容易辨認；恐懼、悲哀較難辨認。

1.2.2 情緒效價不同分類： 按情緒效價分為積極情緒和消極情緒。積極情緒包括愉快、高興和滿意等；消極情緒包括憤怒、恐懼、厭惡。研究發現情緒效價影響受試者情緒識別的反應時間和正確率[1]，積極情緒面孔的識別正確率更高。同時表情強度也是情緒識別正確率的重要因素，表情強度高的情緒面孔識別正確率更高[2]。

2 面部情緒認知的研究手段

2.1 神經心理學的研究 對個體進行情緒誘發，測量其對情緒刺激的早期感知、分類識別、情緒評價等認知加工和情緒體驗。以圖片、聲音、情景為刺激材料來揭示人類正常的認知結構和加工方式。目前的研究中情緒圖片系統應用較多，主要有以下幾種：(1)日本ATR-JAFFE表情庫是一種專門用于表情識別研究的數據庫，其中共有10人，每人7種面部表情(高興、悲傷、憤怒、驚奇、恐懼、厭惡、中性臉)。此表情數據庫按統一標準標定，并且完全開放，因此大多數研究中都使用此表情庫來訓練與測試。(2)日本人和白人的面部情緒系統(JACFEE)包括憤怒、厭惡、恐懼、悲傷、快樂、驚訝和蔑視7種面部情緒。研究認為這些情緒在不同文化下都能得到良好的識別度。在中國文化背景下，JACFEE圖片已經在一些研究中得到了信度和效度的驗證。(3)中國化面孔情緒系統包括7種情緒類型共870 張圖片。100 名在校大學生對每張圖片情緒類型進行評定，及對不同情緒類型所表達的情緒強度進行的評分。本土化的中國情緒圖片系統排除文化、個性等差異，在中國文化背景下更有使用價值。(4)國際情緒圖片系統(IAPS)具有較好的國際通用性，但因文化、個性等因素不同在國內研究中使用需要修訂和完善。

2.2 神經影像學的研究

2.2.1 功能性核磁共振成像(fMRI)： fMRI是一種高分辨率、無創性、有效的影像技術，它能反映腦血流變化，并能準確地對功能大腦皮質(運動皮質、感覺皮質、語言功能及情緒活動)進行定位。廣泛應用在于神經生理學和神經心理學的研究。

2.2.2 正電子放射斷層掃描(PET)技術： PET作為當代最先進的核醫學顯像技術，顯示腦組織內氧、葡萄糖、氨基酸等的代謝，并能完成中樞神經遞質和受體顯像，發現腦內微量受體的存在及其變化。

2.3 神經電生理的研究 在神經生理研究，生物信號顯示情緒和生理活動之間的關系。一些研究已經進行了采用不同的生理信號進行情感識別，如心臟速率、皮膚電導、呼吸頻率、心電圖、肌電圖、事件相關電位(ERP)等[3]。腦電圖直接反映情緒狀態。近年來集中于研究EEG信號用于設計情感識別系統。Murugappan等[4]提出用統計的方法，從EEG頻段特性和小波變換進行分類5個獨立的情緒(恐懼、厭惡、中性、快樂、驚喜)。Bastos-Filho等[5]提出的情感識別系統是基于從EEG信號提取3個特征以區分3個情感狀態：壓力、平靜和正常狀態。

3 面部情緒認知的神經基礎

3.1 杏仁核 杏仁核是顳葉前部的皮質下結構，與前額葉皮質、紋狀體及島葉等都有纖維相聯系，它是產生情緒，識別情緒和調節情緒，控制學習和記憶的腦部組織。杏仁核通過皮質下通路(上視丘和丘腦枕葉)和皮質通路(視皮質)參與情緒加工，杏仁核病變致使尋找并使用面部眼區來識別可怕面部表情的能力受損[6]。研究認為雙側杏仁核損傷后患者對不同情緒辨別均存在障礙，主要對恐懼面孔識別障礙;新的研究認為杏仁核在非恐懼面孔識別記憶中也有作用[7]。神經影像學研究顯示雙側杏仁核在情緒認知中存在不對稱性,右側杏仁核在恐懼情緒認知中發揮作用更大。但Boucsein等[8]認為左右側杏仁核損傷只要達到相當大的范圍都會出現情緒辨別障礙。

3.2 前額葉皮質 前額葉皮質位于腦的最前方,分為眶部、內側部及外側部。外側前額葉皮質可以被認為是情緒記憶一體化的部位，它能夠對情緒內容編碼和檢索。研究發現經顱磁刺激左背外側前額葉皮質刺激積極情緒材料的記憶提取，這一結果表明，左背外側前額葉皮質活化促進情感信息的檢索。重復經顱磁刺激使背內側前額葉皮質失活后，識別憤怒、恐懼、厭惡等負性情緒一致下降[9]。尤其在前額葉區域被抑制后不能發現消極和可能的潛在厭惡情緒。另有研究證實眶額葉皮質非選擇性參與情緒認知，其損傷可能使多種情緒認知障礙，其中憤怒情緒識別障礙最為顯著[10]。

3.3 基底節 基底節位于大腦皮質底部,它和運動皮質、額葉及邊緣系統皮質等有廣泛的神經纖維聯系。基底節損害后不僅出現運動障礙，而且出現情緒認知障礙[10]。神經影像學分析顯示，皮質綜合征患者的情緒加工處理障礙與基底節損失以及左側旁回/楔前葉區域的皮質變薄有關[11]。基底節在厭惡情緒加工中可能發揮特殊的作用，新的研究認為基底外側核是整合厭惡信息到更高層結構的過濾器，并不是情緒加工的特異性結構[12]。Marieke等[13]研究發現癥狀前亨廷頓患者無選擇性的識別厭惡情緒障礙。Kipps等[14]研究發現厭惡表情的加工與基底節沒有直接關系。基底節在厭惡情緒加工中的作用仍有爭議，可能是研究方法、基底節病變部位、病變范圍不同所致。但總的來說基底節是厭惡加工的重要結構。

3.4 扣帶回前皮質 扣帶回前皮質(anterior cingulate cortex，ACC)是大腦邊緣系統的一部分。扣帶回前部BA24、25區與額顳葉皮質有著廣泛的纖維聯系，此區與情緒的自動反應有關。研究發現，雙側杏仁核病變患者仍能快速區分恐懼情緒，并認為ACC和島葉皮質網絡也參與恐懼情緒認知處理[15]。因此，杏仁核是必不可少的無意識的、快速的檢測恐懼的獨家區域已經受到了挑戰。對扣帶回皮質而言，正負性情緒面孔激活右扣帶回皮質，尤其對負性面孔的反應更顯著；快樂面孔激活左扣帶回皮質；厭惡面孔激活前腦島和邊緣皮質—紋狀體—海馬部位。研究認為 ACC作為邊緣系統一部分與基底節一起組成厭惡加工的神經網絡[16]。

3.5 腦島 島葉是內臟感覺皮質，有證據支持識別厭惡情緒時可以引起島葉的激活，雙側島葉損傷的患者對所有類型的厭惡情緒辨別障礙[17]。左側腦島和基底節損傷者存在厭惡加工的選擇性受損；而右側腦島和基底節受損的患者卻無情緒認知受損[18]。因此, 島葉在厭惡情緒加工中可能存在偏側化。

3.6 丘腦 丘腦是間腦中最大的卵圓形灰質核團。它與額葉前部、頂顳葉、扣帶回等結構均有廣泛的纖維聯系。給被試者觀察不同效價情緒圖片，均發現丘腦被激活[19]。另有研究發現，丘腦損傷可以導致悲傷表情識別降低[20]。Ward等[21]研究發現局灶性丘腦后結節損傷者對害怕情緒圖片識別障礙，而其周圍結構損傷者卻不出現此障礙，可見在害怕情緒識別中丘腦后結節作用重大，并通過杏仁核與皮質形成直接或間接的聯系從而介導對害怕情緒的識別。

4 面部情緒認知障礙的相關疾病

參與情緒認知的腦結構復雜，其受損會引起情緒認知障礙，嚴重影響患者社會生活。研究認為其表現在精神分裂癥患者、腦血管意外、癡呆綜合征、帕金森氏病、抑郁癥、自閉癥、癲癇和創傷性腦損傷、多發性硬化等疾病中[22]。下面著重介紹與面部認知障礙相關疾病。

4.1 腦卒中與面部情緒認知障礙 腦卒中是高發病率、高致死率、高致殘率的神經科疾病。它不僅出現肢體偏癱、感覺障礙等神經功能受損癥狀，還可出現認知障礙，嚴重者致癡呆。在腦卒中后面孔情緒認知ERP研究中發現，腦卒中患者在面孔識別的早期階段其神經活動與加工即出現異常, 其原因可能是腦卒中后影響了面孔表情識別的神經通路。卒中后面部情緒認知障礙存在2種理論：(1)右腦優勢理論。認為不管面孔表達出情緒是正性的還是負性的，右腦是處理面孔情緒識別的優勢半球，如果情緒面孔出現在左側視野，那將會引起更加強烈的情緒反應。所以相應的，右腦損傷的患者識別正、負性面孔情緒都會受到嚴重的影響，而左側腦損傷的患者受到的影響則相對小很多[23]。Blonder等[24]研究認為面部情緒認知與大腦右半球卒中有關。Yuvaraj等[25]研究顯示大腦右半球在面部情緒認知中貢獻重大，支持右腦優勢理論。(2)效價理論。認為左腦是識別積極情緒的優勢半球，右腦主要識別消極情緒。因而，左腦損傷患者識別積極情緒障礙，更容易出現抑郁癥狀和病理性哭泣等；而右腦損傷患者則被認為在識別消極情緒方面有困難，這種病理改變和病理性強笑有關[26，27]。Abbott 等[28]首次臨床研究表明右腦損傷者鑒別整個臉部信息不準確，而左右腦損傷者在鑒別部分臉部信息時均不準確，這表明右半球通過面部整體和局部特征信息對面部表情處理，而左半球通過局部特征信息處理。

4.2 精神分裂癥與面部情緒認知障礙 精神分裂癥是一種危重精神疾病，其精神病理主要以認知障礙為主。精神分裂癥認知障礙包括記憶障礙、注意障礙、執行功能障礙。文獻報道精神分裂癥患者面部情緒認知障礙。在精神分裂癥首發和慢性期都會出現驚訝、恐懼、厭惡等普遍情緒的認知障礙，并在疾病進程中面部情緒認知障礙并未惡化，持續穩定存在[29，30]。精神分裂癥患者的認知功能損害與大腦額葉及顳葉的不同區域以及相鄰的皮質下結構的改變有關 ,主要是前額葉[31]。精神分裂癥患者及精神病高風險者出現恐懼、悲傷特定面孔情緒識別障礙，這與杏仁核病理改變有關[32]。

4.3 帕金森病(PD)與面部表情認知障礙 PD是一種緩慢進展的中樞神經系統變性疾病。臨床表現為肌強直、肢體靜止性震顫和運動減少，另外認知障礙也很重要。國外對PD患者面部情緒認知的研究認為，對厭惡和恐懼情緒識別障礙最常見，悲傷和憤怒情緒次之，而對高興和驚訝的情緒識別功能相對保留[33，34]。目前對PD患者認知障礙機制有兩種解釋：(1)杏仁核功能障礙。在非癡呆的PD患者的杏仁核中發現了黑質外的路易小體，這些患者在面孔情緒認知過程中出現了杏仁核的鈍化[35]。(2)多巴胺通路和基底節功能受損。PD患者腹側紋狀體和下丘腦神經核團的多巴胺能神經支配減少，這些核團與主管面孔情緒識別的杏仁核和額葉眶回皮質有著豐富的連接，進而造成PD患者面孔情緒認知受損[36]。

4.4 自閉癥與面部情緒認知障礙 自閉癥患者情緒認知障礙包括情緒知覺能力、情緒理解能力、情緒表達能力及情緒調節能力障礙。情緒知覺能力障礙表現為識別他人情緒能力下降或不能識別。自閉癥兒童情緒知覺能力的發展明顯弱于普通兒童，且不隨年齡增長而提高。研究認為自閉癥患者表現對面部情緒表情的興趣下降，對負性情緒的感知障礙嚴重。梭狀回活動減弱是自閉癥兒童面部情緒知覺障礙的原因之一，更多的研究認為杏仁核是自閉癥兒童認知障礙的主要原因[37]。

4.5 抑郁癥與面部情緒認知障礙 抑郁癥以持續情緒低落和認知功能障礙為主要臨床特征。消極認知偏差和情緒面的異常處理是導致抑郁的一個主要認知因素[38]。嚴重抑郁癥患者對悲傷消極反應有偏差，往往把正性、中性或含糊不清面部表情評價為悲傷或不快樂。這種負性情緒認知加工偏向主要與杏仁核和梭狀回等腦區過度激活和背外側前額皮質、前扣帶回等腦區活性不足有關[39]。研究發現對抑郁癥患者提高皮質醇反應與識別憤怒、悲傷和厭惡的面部表情能力下降有關，但這些相關性僅出現10～14 d。說明下丘腦—垂體—腎上腺軸與處理負性面部表情是相關的，這可能是通過杏仁核的參與[40]。另外發現抑郁癥的面部情感識別障礙與抑郁癥狀嚴重程度有關[41]。

5 總結及展望

面部情緒認知涉及的腦區結構十分復雜，不能簡單認為是單個腦區的功能作用，而是各個結構之間形成不同環路。環路中任意結構及纖維聯系受損后都會出現相應的面部情緒認知障礙，并表現在不同疾病中。皮質損傷可以導致普遍性的情緒識別下降；杏仁核損害可導致負性情緒識別障礙，尤其是恐懼情緒識別障礙；基底節損傷可導致選擇性的厭惡情緒認知障礙；抑郁癥患者有消極認知偏向。腔隙性腦卒中后認知障礙的程度是抑郁癥發生的獨立危險因素[42]。早期發現和識別面部情緒識別障礙可能有助于神經系統疾病預后的判斷、治療和社區管理。

1 Mickley KR,Kensinger EA.Emotional Valence influences the neural correlates associated with remembering and knowing[J].Cogn Affect Behav Neurosci,2008,8(2):143-152.

2 王贅,楊世昌.情緒面孔識別的研究進展[J].精神醫學雜志,2013,26(3):232-235.

3 Hatamikia S,Maghooli K,Nasrabadi AM.The emotion recognition system based on autoregressive model and sequential forward feature selection of electroencephalogram signals[J].J Med Signals Sens,2014,4(3):194-201.

4 Murugappan M,Nagarajan R,Yaacob S.Comparison of different wavelet features from EEG signals for classifying human emotions[J].IEEE Symposium on Industrial Electronics and Applications,2009,10(8):4-6.

5 Bastos-Filho T, Ferreira A, Atencio A, et al. Evaluation of feature extraction techniques in emotional state recognition.IEEE Proceedings of 4th?International Conference on Intelligent Human Computer Interaction[D].Kharagpur, 2012,17(3): 27-29.

6 Adolphs RF.Faces and the human amygdale[J].Curr Opin Neurobiol,2008,18(2):166-172.

7 Dolcos F,Wang L,Mather M.Current research and emerging directions in emotion-cognition interactions[J].Front Integr Neurosci,2014,8(83):83.

8 Boucsein K,Weniger G,Mursch K,et al.Amygdala lesion in temporal lobe epilepsy subjects impairs associative learning of emotional facial expressions[J].Neuropsychologia,2001,39(3):231-236.

9 Balconi M,Bortolotti A.Emotional face recognition, empathic trait (BEES), and cortical contribution in response to positive and negative cues. The effect of rTMS on dorsal medial prefrontal cortex[J].Cogn Neurodyn,2013,7(1):13-21.

10 Keane J,Calder AJ,Hodges JR,et al.Face and emotion processing in frontal variant frontotemporal dementia[J].Neuropsychologia,2002,40(6):655-665.

11 Kumfor F,Sapey-Triomphe LA,Leyton CE,et al.Degradation of emotion processing ability in corticobasal syndrome and Alzheimer's disease[J].Brain,2014,137(Pt 11):3061-3072.

12 Carvalho MC,Santos JM,Bassi GS,et al.Participation of NK1 receptors of the amygdala on the processing of different types of fear[J].Neurobiol Learn Mem,2013,102(2):20-27.

13 Marieke VA,Filipa J,Cristina J,et al.Scanning patterns of faces do not explain impaired emotion recognition in huntington disease:evidence for a high level mechanism[J].Front Psychol,2012,3(31):33-42.

14 Kipps CM,Duggins AJ,Mccusker EA,et al.Disgust and happiness recognition correlate with anteroventral insula and amygdala volume respectively in preclinical Huntington's disease[J].J Cogn Neurosci,2007,19(7):1206-1217.

15 Fan J,Gu X,Liu X,et al.Involvement of the anterior cingulate and frontoinsular cortices in rapid processing of salient facial emotional information[J].Neuroimage,2011,54(3):2539-2546.

16 Benuzzi F,Lui F,Duzzi D,et al.Brain networks responsive to aversive visual stimuli in humans[J].Magn Reson Imaging,2009,27(8):1088-1095.

17 Adolphs R.Neural systems for recognizing emotion[J].Curr Opin Neurobiol,2002,12(2):169-177.

18 Straube T,Weisbrod A,Schmidt S,et al.No impairment of recognition and experience of disgust in a patient with a right-hemispheric lesion of the insula and basal ganglia[J].Neuropsychologia,2010,48(6):1735-1741.

19 Loughead J,Gur RC,Elliott M,et al.Neural circuitry for accurate identification of facial emotions[J].Brain Res,2008,1194(4):37-44.

20 Cheung CC,Lee TM,Yip JT,et al.The differential effects of thalamus and basal ganglia on facial emotion recognition[J].Brain Cogn,2006,61(3):262-268.

21 Ward R,Calder AJ,Parker M,et al.Emotion recognition following human pulvinar damage[J].Neuropsychologia,2007,45(8):1973-1978.

22 Koyama S.Prosopagnosia and facial expression recognition[J].Brain Nerve,2014,66(4):393-402.

23 Alves NT,Aznar-Casanova JA,Fukusima SS.Patterns of brain asymmetry in the perception of positive and negative facial expressions[J].Laterality,2009,14(3):256-272.

24 Blonder LX,Pettigrew LC,Kryscio RJ.Emotion recognition and marital satisfaction in stroke[J].J Clin Exp Neuropsychol,2012,34(6):634-642.

25 Yuvaraj R,Murugappan M,Norlinah MI,et al.Review of emotion recognition in stroke patients[J].Dement Geriatr Cogn Disord,2013,36(3/4):179-196.

26 Ross ED,Monnot M.Affective prosody: what do comprehension errors tell us about hemispheric lateralization of emotions, sex and aging effects, and the role of cognitive appraisal[J].Neuropsychologia,2011,49(5):866-877.

27 Balconi M,Ferrari C.Emotional memory retrieval. rTMS stimulation on left DLPFC increases the positive memories[J].Brain Imaging Behav,2012,6(3):454-461.

28 Abbott JD,Wijeratne T,Hughes A,et al.The influence of left and right hemisphere brain damage on configural and featural processing of affective faces[J].Laterality,2014,19(4):455-472.

29 Comparelli A,Corigliano V,De Carolis A,et al.Emotion recognition impairment is present early and is stable throughout the course of schizophrenia[J].Schizophr Res,2013,143(1):65-69.

30 Leung JS,Lee TM,Lee CC.Facial emotion recognition in Chinese with schizophrenia at early and chronic stages of illness[J].Psychiatry Res,2011,190(2/3):172-176.

31 王冬梅.精神分裂癥認知功能障礙研究進展[J].上海精神醫學,2007,19(4):236-237, 229.

32 Amminger GP,Sch?fer MR,Papageorgiou K,et al.Emotion recognition in individuals at clinical high-risk for schizophrenia[J].Schizophr Bull,2012,38(5):1030-1039.

33 Baggio HC,Segura B,Ibarretxe-Bilbao N,et al.Structural correlates of facial emotion recognition deficits in Parkinson's disease patients[J].Neuropsychologia,2012,50(8):2121-2128.

34 武冬冬,陳海波,黃一寧.帕金森病患者面孔情緒認知特點及其影響因素研究[J].中國神經免疫學和神經病學雜志,2014,21(4):231-235.

35 Ibarretxe-Bilbao N,Junque C,Tolosa E，et al.Neuroan-atomical correlates of impaired decision-ma king and facial emotion recognition in early parkinson's disease[J].Eur J Neurosci,2009,30(8):1162-1171.

36 Ariatti A,Benuzzi F,Nichelli P.Recognition of emotions from visual and prosodic cues in Parkinson's disease[J].Neurol Sci,2008,29(4):219-227.

37 Golan O,Ashwin E,Granader Y,et al.Enhancing emotion recognition in children with autism spectrum conditions: an intervention using animated vehicles with real emotional faces[J].J Autism Dev Disord,2010,40(3):269-279.

38 Szaflarski JP,Allendorfer JB,Heyse H,et al.Functional MRI of facial emotion processing in left temporal lobe epilepsy[J].Epilepsy Behav,2014,32(2):92-99.

39 廖成菊,馮正直.抑郁癥情緒加工與認知控制的腦機制[J].心理科學進展,2010,18(2):282-287.

40 Douglas KM,Porter RJ.Associations between hypothalamic-pituitary-adrenal axis function and facial emotion processing in depressed and control participants[J].Psychiatry Clin Neurosci,2012,66(5):442-450.

41 Okruszek L,Talarowska M,Schudy A,et al.Facial emotion recognition in patients with recurrent depressive disorder and patients with schizophrenia[J].Pol Merkur Lekarski,2014,37(218):99-103.

42 Makin SD,Turpin S,Dennis MS,et al.Cognitive impairment after lacunar stroke: systematic review and meta-analysis of incidence, prevalence and comparison with other stroke subtypes[J].J Neurol Neurosurg Psychiatry,2013,84(8):893-900.

云南省應用基礎研究面上自籌項目(No.2011FZ318)

650032 昆明醫科大學成都軍區昆明總醫院臨床學院研究生(申慧),成都軍區昆明總醫院神經內科(孔繁一、劉詩翔)

劉詩翔，E-mail:shixiang222@126.com

10.3969 / j.issn.1671-6450.2015.06.028

2015-01-15)