情感識別技術(shù)在輕度認(rèn)知障礙中的應(yīng)用現(xiàn)狀

張薛晴，程立輝，宋玉磊，徐桂華，柏亞妹

（南京中醫(yī)藥大學(xué)護(hù)理學(xué)院,江蘇210023）

輕度認(rèn)知障礙（mild cognitive impairment，MCI）是介于正常衰老和阿爾茲海默病（Alzheimer′s disease，AD）之間的認(rèn)知下降臨床階段，中國60 歲以上老年人群發(fā)病率為20%，且每年以10%～15% 的轉(zhuǎn)化率向AD 進(jìn)展[1]。AD 病人數(shù)量逐年增加，其認(rèn)知功能和自理能力減退、精神行為癥狀頻發(fā)，給家庭和社會帶來沉重負(fù)擔(dān)，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)主要的公共衛(wèi)生問題[2]。因此，對AD 高風(fēng)險病人即MCI 病人進(jìn)行早期鑒別篩查，以延緩病人認(rèn)知退化進(jìn)程、降低病人癡呆發(fā)生率有重要意義。情感識別技術(shù)作為綜合了行為、思想和感覺的輔助診斷方法，融合了生理學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、模式識別和人工智能等多學(xué)科內(nèi)容，在國外已被逐漸應(yīng)用于MCI 領(lǐng)域[3-4]。本研究在回顧情感識別技術(shù)的基礎(chǔ)上，對此技術(shù)在MCI 領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行現(xiàn)狀分析和總結(jié)，旨在為今后國內(nèi)相關(guān)研究提供參考。

1 情感識別概述

1.1 相關(guān)概念 情感識別又稱情緒識別，是一種推斷他人心理狀態(tài)、識別信息，使個人能夠理解所處社會環(huán)境并調(diào)整行為的大腦多模態(tài)系統(tǒng)處理過程。情感識別屬于社會心理認(rèn)知范疇，對促進(jìn)有效溝通和人際交往至關(guān)重要。有研究表明：情感識別缺陷會導(dǎo)致社交功能障礙、人際理解困難、生活質(zhì)量降低、抑郁等負(fù)性情緒增加等一系列不良反應(yīng)[5-6]。

1.2 情感識別神經(jīng)生理解剖學(xué)機(jī)制 關(guān)于情感識別的神經(jīng)生理解剖學(xué)機(jī)制主要為3 種理論：邊緣系統(tǒng)模型、右半球模型和多模態(tài)模型[7]。早期接受較為廣泛的是邊緣系統(tǒng)理論，該理論認(rèn)為邊緣系統(tǒng)中的杏仁核等結(jié)構(gòu)會參與調(diào)解情緒和情感行為[8-9]。但也有學(xué)者認(rèn)為眶額葉皮層和腹內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)等大腦區(qū)域在情感處理中起著重要作用，邊緣系統(tǒng)在情感處理中的作用不大[10]。隨后有學(xué)者提出右半球模型，認(rèn)為右半球?qū)η榫w處理有很強(qiáng)的偏側(cè)性，但該模型不能完全解釋左側(cè)萎縮病人的情緒識別缺陷[11]。Ekman 于1999 年提出多模態(tài)模型，他認(rèn)為神經(jīng)機(jī)制觸發(fā)了每種情緒，特定的情緒識別缺陷是由離散的神經(jīng)遞質(zhì)導(dǎo)致。目前，較多學(xué)者的研究基于多模態(tài)理論框架進(jìn)行，他們認(rèn)為情緒識別過程是大腦多模態(tài)系統(tǒng)的處理過程[12-13]。

1.3 情感識別技術(shù)分類 情感信息包括內(nèi)外2 個層面，外在情感信息是指通過外表能自然觀察到的信息，如面部表情、聲音等；內(nèi)在情感信息是指外部觀察不到的生理信息，如心率、脈搏等[3]。情感識別技術(shù)在MCI領(lǐng)域的應(yīng)用本質(zhì)上是一種模式識別，常用的研究方法主要有面部表情識別、語音情感識別和生理模式識別等。

2 情感識別技術(shù)在MCI 病人中的應(yīng)用現(xiàn)狀

MCI 根據(jù)Peterson 標(biāo)準(zhǔn)可分為：單域遺忘性MCI，其只累及記憶力；多域遺忘性MCI，其除累及記憶力外還存在其他1 項或多項認(rèn)知域損害；非遺忘性單一認(rèn)知域損害型，其與非記憶的單一認(rèn)知域損害有關(guān)；非遺忘性多認(rèn)知域損害，即指非記憶的2 個或2 個以上認(rèn)知域損害[14]。各種情感識別技術(shù)在MCI 領(lǐng)域的應(yīng)用都是通過分析MCI 不同亞型或不同類別病人對情感信息的識別，提取出特定人群描述情感的特征值，建立特征值與情感的映射關(guān)系，然后對情感特征進(jìn)行分類，從而實現(xiàn)MCI 的鑒別。

2.1 面部情感識別測試

2.1.1 Ekman 面孔測試 Ekman 面孔測試在面部情感識別測試中應(yīng)用最早且最為廣泛，它是一種計算機(jī)化情緒識別任務(wù)。測試包括60 張黑白靜態(tài)照片，電腦屏幕隨機(jī)展示表達(dá)6 種基本情緒的圖片，每張顯示5 s。要求參與者點擊鼠標(biāo)選擇最符合圖片的情緒標(biāo)簽，回答時間沒有限制。每回答正確1 個問題得1 分，每種情緒各10 分，總分60 分。該測試應(yīng)用較廣且其有效性已被眾多研究者驗證[9,15]。Guastella 等[15]利用Ekman 面孔測試研究發(fā)現(xiàn)遺忘型MCI 病人面部情緒識別準(zhǔn)確性低于非遺忘型MCI 病人，低于健康對照組。

2.1.2 簡式Benton 人臉識別測試 簡式Benton 人臉識別測試是一種廣泛使用的視覺感知能力面部匹配任務(wù)測試。測試提供13 張黑白照片，參與者被要求將目標(biāo)正面圖像與1 張相同的照片或3 張從不同角度拍攝的照片進(jìn)行匹配，測試過程沒有時間限制。簡式Benton 人臉識別測試特點是通過面孔識別和匹配確保病人存在的是面部情感識別缺陷而非一般面部處理缺陷，即通常所說的臉盲[15]。有研究者使用Ekman 面孔測試和簡式Benton 人臉識別測試對27 例非遺忘型MCI 病人、29 例遺忘性MCI 病人和22 名正常對照者的情緒識別能力進(jìn)行評定，發(fā)現(xiàn)前兩組的情緒識別缺陷大于對照組，且遺忘性MCI 亞型病人的憤怒情緒識別缺陷表現(xiàn)更加明顯[9]。

2.1.3 Penn 情緒識別測試 Penn 情緒識別測試是一種基于計算機(jī)的情緒強(qiáng)度測試。測試包括96 張圖片，用于展示快樂、悲傷、恐懼、厭惡和淡漠5 種情緒，每種情緒有8 種低強(qiáng)度和8 種高強(qiáng)度表達(dá)。要求參與者在不受時間限制的情況下對每種表情的情感強(qiáng)度評分[16]。Spoletini 等[16]通 過 對50 例 遺 忘 性MCI 病 人、50例AD 病人和50 名健康老年人進(jìn)行情緒識別測試，結(jié)果顯示：遺忘性MCI 病人在低強(qiáng)度面部識別總分上，尤其是低強(qiáng)度恐懼情緒識別上與健康老年人存在差異。Weiss 等[17]對21 例 單 域 遺 忘 性MCI 病 人、31 例 多域 遺 忘 性MCI 病 人、35 名 健 康 人、55 例AD 病 人 進(jìn) 行測試，發(fā)現(xiàn)遺忘性多域MCI 病人對悲傷、恐懼和中性表情的識別能力較低。Penn 情緒強(qiáng)度識別測試對面部情感識別功能檢測更加敏感，適用于區(qū)分不同亞型MCI 病人的情感識別功能。

2.1.4 情感梯度（affect-GRADIOR） 情感梯度是一款觸摸屏情感測試，測試者要求從6 種基本情緒和1 種中性刺激中識別正確情緒。2 類情緒由91 種情緒刺激組成，每種情緒刺激13 張圖片。參與者根據(jù)提供圖片在觸摸屏按下最能體現(xiàn)情緒的面部表情標(biāo)簽。如果參與者33 s 未提供答案，則自動轉(zhuǎn)到下一張圖片。計算機(jī)會記錄答案以及情緒處理速度。該測試在情緒識別的正確性和情緒刺激強(qiáng)度基礎(chǔ)上增加了處理速度的測試，研究結(jié)果顯示能夠有效區(qū)分健康老年人、AD 病人和MCI 病 人[18]。

2.2 語音情感識別 語音不僅包含語義信息，還包含具有情感的語速、語調(diào)、節(jié)奏、音量等信息。語音情感識別過程主要分為語音測試信息采集、數(shù)據(jù)處理、情感特征提取、情感分類4 個部分[19]。語音情感識別測試共包括25 個句子用于表達(dá)不同情緒，每種情緒包含5種句子。參與者需要對句子所表達(dá)的情緒進(jìn)行判斷，測量者記錄答案，規(guī)定每個句子測量時間為3 s。語音識別技術(shù)在AD 病人鑒別中應(yīng)用較多，且其應(yīng)用主要集中在對語音特征的研究上[20]。MCI 領(lǐng)域的語音情感研究較少，尚不成熟。Hiroyuki 等[21]研究結(jié)果顯示：AD 組病人和MCI 組病人的快樂和悲傷情緒感知與健康老年人存在差異。

2.3 生理模式識別——事件相關(guān)電位（event-related potential，ERP） 事件相關(guān)電位是一種特殊的腦誘發(fā)電位，是大腦對認(rèn)知功能進(jìn)行處理加工時，從頭顱表面記錄到的腦電位，能夠反映認(rèn)知過程中大腦的神經(jīng)電生理變化，也被稱為認(rèn)知電位。事件相關(guān)電位技術(shù)具有極高時間分辨率優(yōu)勢，能動態(tài)反映情緒認(rèn)知加工過程，包括早期感知和外顯記憶相關(guān)的后期階段[22-23]。有研究者對參與者進(jìn)行面部情緒刺激并使用事件相關(guān)電位進(jìn)行數(shù)據(jù)測量以檢驗情緒面孔識別的時間過程，如Schefter 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，遺忘性MCI 病人面孔情感識別的準(zhǔn)確性和反應(yīng)時間明顯比健康人群差，對負(fù)性面孔的識別效果在結(jié)構(gòu)編碼階段和個性化面孔的早期識別階段受損；Yang 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，遺忘性MCI 病人的面孔識別記憶準(zhǔn)確性低于健康人群，與正性和負(fù)性情緒相比，他們的中性情緒識別和記憶正確率較低，假陽性率較高。事件相關(guān)電位通過腦電波形式對面部情緒認(rèn)知過程時間和正確率進(jìn)行檢測，更加客觀精準(zhǔn)，但此測試需要精密儀器設(shè)備和專業(yè)人員參與。

2.4 其他 音樂具有復(fù)雜的節(jié)律，作為情感表達(dá)的媒介，其同樣能夠傳達(dá)人類的快樂、悲傷、生氣等感情變化[26]。高 鑫[26]對19 例 遺 忘 性MCI 病 人、16 例AD 病人、16 名健康老年人進(jìn)行音樂情緒識別測試，測試通過音樂播放器隨機(jī)播放表達(dá)快樂、平靜、悲傷、恐懼4種基本情緒的40 首歌曲，每首歌曲持續(xù)15 s，要求參與者辨別其聽到的曲目表達(dá)的情緒，統(tǒng)計每種情緒類型回答正確的數(shù)目，結(jié)果顯示：AD 病人、遺忘性MCI病人和健康老年人僅在恐懼情緒識別上有差異，而其他3 種情緒識別無明顯差異，且組間比較MCI 病人和AD 病人無明顯差異。此外，研究還發(fā)現(xiàn)情緒識別正確率與簡易精神狀態(tài)檢查量表（Mini-Mental State Examination，MMSE）評 分 呈 正 相 關(guān)，提 示AD 病 人 和MCI 病人恐懼情緒識別能力下降可能與認(rèn)知功能減退有關(guān)[27]。

3 情感識別技術(shù)在MCI 病人中的應(yīng)用效果

3.1 MCI 亞型病人的情緒識別障礙 大量研究表明：MCI 病人在情感識別功能方面表現(xiàn)比健康人群差，存在不同程度情感識別缺陷[4]。也有研究發(fā)現(xiàn)：MCI 病人和健康人群情感認(rèn)知無差異,研究結(jié)果不同可能與研究對象納入時沒有根據(jù)認(rèn)知領(lǐng)域功能障礙程度分類有關(guān)[28]。部分研究顯示：MCI 病人的情感識別功能障礙存在于多域遺忘型亞組中，其他亞型病人的情感識別功能下降不明顯。Guastella 等[15]在研究中將遺忘型和非遺忘型MCI 病人的情感識別功能進(jìn)行比較，結(jié)果顯示：MCI 病人情感識別缺陷僅存在于多域遺忘型亞型病人中。Teng 等[29]研究結(jié)果表明，在MMSE 分?jǐn)?shù)相似的情況下，MCI 多域組病人比MCI單域組病人整體情感認(rèn)知損害程度更大。

3.2 MCI 病人情緒識別的特異性缺陷 大量研究結(jié)果顯示：MCI 病人對負(fù)性情緒，尤其是對悲傷、恐懼、憤怒的識別能力有所下降[9,16-17]，但不同研究對快樂和驚訝情緒識別能力研究結(jié)果差異較大。在對MCI 多域亞型病人的研究中發(fā)現(xiàn)，面孔識別時，快樂情緒面孔比悲傷、憤怒、恐懼情緒面孔更容易識別，中性面孔比悲傷面孔更容易識別[16,30]。而在情緒刺激強(qiáng)度方面，Pietschnig 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，MCI 病人的情感識別受損，尤其是恐懼情緒受損情況僅在低強(qiáng)度刺激下與健康人群中存在差異。在情感識別時間方面，研究表明：MCI病人反應(yīng)時間慢于健康人群[24]。

4 小結(jié)與展望

目前，國外對情感識別技術(shù)在MCI 領(lǐng)域的研究較為深入，對MCI 的關(guān)注已從情感認(rèn)知識別層面深入到從神經(jīng)解剖學(xué)基礎(chǔ)解釋情緒識別障礙的發(fā)生機(jī)制，但不同學(xué)者對影響情感識別過程的病理解剖結(jié)構(gòu)認(rèn)知不同，未來可以利用神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)探索情緒處理障礙的神經(jīng)解剖學(xué)機(jī)制。其次，國外對MCI 認(rèn)知領(lǐng)域亞型分類研究已逐漸細(xì)化，在對比MCI 病人與健康人群、AD 病人情感認(rèn)知差異時，部分研究者從不同亞型MCI 情感識別功能方面進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)情感識別障礙主要存在于遺忘型多域亞型病人中，對于MCI 病人和AD 病人的情感識別缺陷程度，多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)兩者無顯著差異，有待未來進(jìn)一步研究。

國內(nèi)MCI 領(lǐng)域有關(guān)情感識別技術(shù)的研究較少，研究者在未來開展情緒識別測試時，應(yīng)注意關(guān)注我國MCI 病人特征，在國外研究基礎(chǔ)上對測試工具進(jìn)行本土化。今后在護(hù)理領(lǐng)域應(yīng)用情感識別技術(shù)開展研究，可以通過縱向研究確定情緒識別功能與MCI 神經(jīng)退行性變化之間的關(guān)系，從而幫助預(yù)測疾病進(jìn)展和功能結(jié)果。也可以進(jìn)一步探索情感識別功能與人際關(guān)系、社會功能、生活質(zhì)量、抑郁和焦慮等神經(jīng)癥狀的關(guān)系，從而針對性采取心理認(rèn)知方面的護(hù)理干預(yù)措施。