孤獨(dú)癥譜系障礙兒童面部表情識(shí)別的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制☆

王道陽　　殷欣曹果果楊婕妤

孤獨(dú)癥譜系障礙兒童面部表情識(shí)別的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制☆

王道陽*△殷欣*曹果果*楊婕妤*

孤獨(dú)癥譜系障礙 面部表情 表征動(dòng)量 快速面部反應(yīng)

孤獨(dú)癥譜系障礙（autism spectrum disorder，ASD），包括孤獨(dú)癥、阿斯伯格綜合征、兒童期瓦解性障礙以及非特定的廣泛性發(fā)育障礙等［1］。ASD兒童核心癥狀表現(xiàn)為社會(huì)交往障礙、語言交流障礙以及重復(fù)刻板行為等。而面部表情識(shí)別能力（facial expression recognition，F(xiàn)ER）對有效社會(huì)交往有著重要作用。因此，探討ASD兒童面部表情識(shí)別的能力，特別是ASD兒童面部表情識(shí)別的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制，對于ASD成因及治療研究具有重要價(jià)值。

1　 ASD兒童面部表情識(shí)別的認(rèn)知行為研究

1.1 ASD兒童面部表情反應(yīng)與匹配能力研究 相對于正常兒童，ASD兒童快速面部表情反應(yīng)能力、面部表情的知覺匹配能力較差?？焖倜娌勘砬榉磻?yīng)（rapid facial reaction，RFR）是指在社會(huì)交往中對他人面部表情極短時(shí)間內(nèi)（一般在1000 ms內(nèi)）的認(rèn)知加工能力，是一種情緒反應(yīng)，也是個(gè)體共情能力的重要體現(xiàn)。BEALL等［2］研究表明，正常兒童在憤怒、快樂情緒狀態(tài)下具有快速面部表情反應(yīng)現(xiàn)象，并且傾向于一種情感反應(yīng)；而ASD兒童中沒有發(fā)現(xiàn)快速面部表情反應(yīng)，且既沒有機(jī)械的模仿，也沒有情感反應(yīng)。有研究采用情緒知覺任務(wù)評(píng)估ASD患者面部表情的知覺匹配能力，如在屏幕頂部和底部分別呈現(xiàn)5個(gè)任意排列靜態(tài)面部的上半部分和下半部分，被試把上半部分面部與下半部分面部按照表情強(qiáng)度正確匹配，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ASD患者在面部表情的情緒知覺匹配任務(wù)中正確率顯著低于正常對照組，表明ASD患者面部表情的知覺匹配能力低于對照組［3-4］。在快速面部表情反應(yīng)、面部表情的知覺匹配能力等方面，ASD兒童低于正常兒童，在一定程度上說明ASD兒童面部表情認(rèn)知加工能力較低。但也有研究認(rèn)為ASD兒童在面部表情的認(rèn)知加工能力某些方面具有相對優(yōu)勢，如ASD兒童對高興、悲傷的表情識(shí)別能力較強(qiáng)，對憤怒和恐懼的識(shí)別能力較差［5］。

1.2 ASD兒童面部表情識(shí)別受面部表情呈現(xiàn)方式影響的研究 ASD兒童面部表情的識(shí)別能力可能還與面部表情的呈現(xiàn)方式有關(guān)。完整或部分面部表情的呈現(xiàn)方式可能會(huì)影響ASD兒童對面部表情識(shí)別。郭嘉等［6］選取22例ASD兒童和20名性別、年齡等相匹配的正常兒童，比較兩組對面部表情識(shí)別的正確率與反應(yīng)時(shí)，面部表情采取不同呈現(xiàn)方式，包括整體面孔、上半面孔、下半面孔。結(jié)果表明，ASD兒童對整體面部表情識(shí)別的正確率僅優(yōu)于下半面孔，上半與下半面孔的識(shí)別正確率無明顯差異，且三者反應(yīng)時(shí)沒有顯著差異；而正常兒童對整體面部表情識(shí)別的正確率優(yōu)于上半和下半面孔，反應(yīng)時(shí)也較短。也就是說，正常兒童表現(xiàn)出明顯的整體面部表情識(shí)別優(yōu)勢，而ASD兒童不具有這種優(yōu)勢。

靜止或動(dòng)態(tài)的面部表情呈現(xiàn)方式可能也會(huì)影響ASD兒童面部表情識(shí)別能力。研究發(fā)現(xiàn)ASD兒童對面部表情的動(dòng)態(tài)變化不敏感［7］。該研究比較ASD兒童與正常兒童在面部表情不同動(dòng)態(tài)變化速度（260 ms、520 ms、1040 ms、2080 ms）下，對憤怒、厭惡、恐懼、快樂、悲傷和驚喜情緒圖片的識(shí)別，結(jié)果表明，不同變化速度條件下ASD兒童對情緒圖片識(shí)別的正確率無顯著差異，而正常兒童有顯著差異［7］。表征動(dòng)量（representation momentum，RM）是指個(gè)體對運(yùn)動(dòng)刺激最終位置的記憶會(huì)沿著刺激運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生向前偏移的現(xiàn)象。個(gè)體在感知?jiǎng)討B(tài)面部表情時(shí)，會(huì)夸大最終停止時(shí)的面部表情強(qiáng)度，以便能迅速感知他人面部表情的細(xì)微變化，這是個(gè)體情緒知覺能力的重要體現(xiàn)。UONO等［8］選取11例ASD成人患者，以及智商、年齡、性別與之相匹配的正常對照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ASD組感知?jiǎng)討B(tài)面部表情時(shí)的表征動(dòng)量顯著少于對照組。社會(huì)交往過程中的情感交流主要是基于動(dòng)態(tài)面部表情，而面部表情變化細(xì)微，需要人們通過表征動(dòng)量放大而被感知。而ASD患者對動(dòng)態(tài)面部表情表征動(dòng)量降低，說明其檢測他人面部表情細(xì)微變化的能力降低。也就是說，ASD患者對呈現(xiàn)方式為動(dòng)態(tài)的面部表情認(rèn)知加工能力較差。

1.3 ASD兒童面部表情識(shí)別的干預(yù)研究 面部表情識(shí)別能力低下，使ASD兒童在社會(huì)交往中對他人情緒信息認(rèn)知能力下降或缺失，嚴(yán)重阻礙社會(huì)交往的有效信息獲取。那么，能否通過干預(yù)訓(xùn)練提高ASD兒童面部表情識(shí)別能力，從而改善其社會(huì)交往障礙的癥狀呢？MATSUDA等［9］研究納入2名ASD兒童（年齡分別為4歲和8.5歲）完成計(jì)算機(jī)面部表情圖片匹配（靜態(tài)）、電影面部表情匹配（動(dòng)態(tài)）任務(wù)，每周訓(xùn)練15～20 min，連續(xù)1個(gè)月，結(jié)果表明，ASD兒童通過訓(xùn)練能提高在社會(huì)情緒情景中對快樂、驚訝、生氣和悲傷4種情緒與面部表情匹配的能力，但依然比正常兒童差。CHEN等［10］使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality，AR）技術(shù)對3例ASD兒童（年齡10～13歲）進(jìn)行干預(yù)訓(xùn)練，促進(jìn)其面部表情認(rèn)知加工能力，干預(yù)訓(xùn)練通過呈現(xiàn)3 min短故事讓被試選擇相應(yīng)的情緒面具，并且在治療師指導(dǎo)下正確選擇，訓(xùn)練60 min/d。結(jié)果表明，通過連續(xù)1.5個(gè)月干預(yù)訓(xùn)練，3名ASD兒童在情景任務(wù)中的面部表情反應(yīng)和識(shí)別的正確率均顯著提高，并且在2周后的跟蹤測試仍然保持較高的正確率。上述研究說明，對早期ASD兒童進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)，能夠提升其面部表情認(rèn)知加工能力，從而改善社會(huì)交往障礙。

2　 ASD兒童面部表情識(shí)別的神經(jīng)機(jī)制研究

2.1 ASD兒童目光接觸減少 現(xiàn)有的認(rèn)知神經(jīng)研究表明ASD病因尚不明確［11］，但ASD患者面部表情識(shí)別能力較差可能與杏仁核損傷有關(guān)［12］。而杏仁核主要參與面孔加工、情緒識(shí)別等，杏仁核損傷會(huì)減少個(gè)體在社會(huì)交往過程中目光接觸的時(shí)間，從而降低兒童基本情緒和社會(huì)性情緒的識(shí)別能力［13］。VIDA等［14］比較17例成年的高功能ASD患者面孔方向（直立的、倒置的）與面部表情（憤怒、恐懼、中性）對目光接觸靈敏度的影響，結(jié)果表明，高功能ASD患者在倒置面孔上目光接觸的靈敏度顯著降低，高功能ASD患者對直立面孔與倒置面孔的視域沒有顯著差異，而對照組對直立面孔的視域大于倒置面孔。AKECHIA等［15］運(yùn)用事件相關(guān)電位（event-related potential，ERP）方法比較ASD兒童（10～17歲）與正常兒童（9～16歲）面部表情加工注視方向時(shí)的腦電活動(dòng)，被試面對不同面部表情圖片（憤怒與恐懼）可選擇目光接觸或目光回避，結(jié)果表明，ASD兒童在一致性刺激（目光接觸憤怒面部表情、目光回避恐懼面部表情）時(shí)N170（衡量目光接觸時(shí)間的腦電指標(biāo)，目光接觸時(shí)間長，N170就會(huì)增多，即振幅大）振幅比非一致性刺激時(shí)要小，而正常兒童恰恰相反。ASD兒童腦電活動(dòng)N170振幅減小，反映其目光接觸減少，目光接觸的靈敏度降低，從而阻礙ASD兒童對面部表情的認(rèn)知加工。所以，從認(rèn)知神經(jīng)視角來看，ASD兒童目光接觸減少可能是ASD兒童面部表情識(shí)別障礙的成因之一。

2.2 ASD兒童梭狀回腦區(qū)激活受損 大腦梭狀回面部區(qū)（fusiform face area，F(xiàn)FA）位于視覺聯(lián)合皮層中底面，是專門加工面孔信息的腦區(qū)。與正常人相比，ASD患者在面部表情識(shí)別任務(wù)中梭狀回激活水平較低。MIYAMOTO等［16］運(yùn)用功能磁共振成像（function MRI，fMRI）技術(shù)，比較面部表情識(shí)別任務(wù)中ASD患者與正常對照腦激活的區(qū)別。對照組在識(shí)別所有表情時(shí)，右側(cè)梭狀回呈現(xiàn)激活狀態(tài)，而ASD組只在識(shí)別生氣表情時(shí)才激活；在中立和悲傷表情任務(wù)中，ASD組與對照組相比梭狀回激活水平顯著下降。RAHKO等［17］運(yùn)用fMRI技術(shù)考察25例ASD兒童與27名正常兒童對動(dòng)態(tài)面部表情的腦激活情況，結(jié)果表明，ASD兒童右側(cè)顳上回（superior temporal gyrus，STG）和左側(cè)軀體感覺區(qū)比對照組激活水平更高，而相對于對照組，視覺皮層V1、梭狀回等腦區(qū)未被激活。梭狀回等腦區(qū)激活受損在一定程度上是可以被修復(fù)的。有研究對39名正常成人（23名男性，16名女性，年齡20～35歲）進(jìn)行為期8 d的面孔知覺訓(xùn)練，fMRI結(jié)果表明，訓(xùn)練前左側(cè)梭狀回面部區(qū)的灰質(zhì)厚度可以預(yù)測個(gè)體訓(xùn)練成績，訓(xùn)練可以提高該腦區(qū)神經(jīng)活動(dòng)空間模式的穩(wěn)定性，并且這種穩(wěn)定性與訓(xùn)練成績高度相關(guān)［18］。這些研究揭示，梭狀回等腦區(qū)活動(dòng)是面部表情識(shí)別認(rèn)知加工的關(guān)鍵，并且梭狀回等腦區(qū)活動(dòng)在一定程度上是可塑的，這對于治療ASD具有重要的啟示意義。

2.3其他機(jī)制 關(guān)于ASD兒童面部表情識(shí)別的神經(jīng)機(jī)制研究，還有研究者認(rèn)為，ASD兒童面部表情可能與弱的中央統(tǒng)合理論（weak central coherence）［19］、扣帶前回（anterior cingulated cortex，ACC）損傷［20］、鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)（mirror neuron system，MNS）未顯著激活［21］以及前額葉皮層活動(dòng)減弱［21］等有關(guān)。

3　 ASD兒童面部表情識(shí)別研究的未來方向

對認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制的研究，能為ASD兒童面部表情識(shí)別能力行為層面的訓(xùn)練、治療提供理論基礎(chǔ)。因此，未來研究可以嘗試從以下兩個(gè)方面進(jìn)行：首先，探索可引起ASD兒童腦電成分和梭狀回面部區(qū)等腦區(qū)功能改善的藥物治療；其次，目前關(guān)于干預(yù)訓(xùn)練后梭狀回面部區(qū)激活發(fā)生改變的研究，主要是以正常成人為對象，未來可以ASD兒童為對象展開研究，探討對于ASD兒童是否也有同樣的干預(yù)效果。在干預(yù)訓(xùn)練研究中發(fā)現(xiàn)越早實(shí)施干預(yù)效果越好，那么在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)層面，較早的干預(yù)對ASD兒童腦電成分N170、梭狀回面部區(qū)影響如何？這些都是亟待回答的問題，并對于ASD患者制定科學(xué)治療方案有著重要科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

［1］師樂，李素霞，鄧佳慧，等.《精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊》第5版中譜系障礙的變化［J］.中國神經(jīng)精神疾病雜志，2015，41 （4）：253-256.

［2］BEALL PM，MOODY EJ，MCINTOSH DN，et al.Rapid facial re?actions to emotional facial expressions in typically developing children and children with autism spectrum disorder［J］.J Exp Child Psychol，2008，101（3）：206-223.

［3］SPEZIO ML，ADOLPHS R，HURLEY RSE，et al.Abnormal use of facial information in high-functioning autism［J］.J Autism Dev Disord，2007，37（5）：929-939.

［4］EVERS K，NOENS I，STEYAERT J，et al.Combining strengths and weaknesses in visual perception of children with an autism spectrum disorder：Perceptual matching of facial expressions.Re?search in Autism Spectrum Disorders［J］.Res Autism Spectr Dis?ord，2011，5（4）：1327-1342.

［5］王道陽，魏瑋，周文杰，等.3-6歲聾啞兒童面部表情識(shí)別特點(diǎn)［J］.中國神經(jīng)精神疾病雜志，2014，40（5）：298-300.

［6］郭嘉，靜進(jìn)，鄒小兵，等.阿斯伯格綜合征兒童對人物基本面部表情的識(shí)別特點(diǎn)［J］.中國心理衛(wèi)生雜志，2011，25（1）：47-52.

［7］SATO W，UONO S，TOICHI M.Atypical recognition of dynamic changes in facial expressions in autism spectrum disorders［J］. Res Autism Spectr Disord，2013，7（7）：906-912.

［8］UONO S，SATO W，TOICHI M.Reduced representational mo?mentum for subtle dynamic facial expressions in individuals with autism spectrum disorders［J］.Res Autism Spectr Disord，2014，8 （9）：1090-1099.

［9］MATSUDA S，YAMAMOTO J.Computer-based intervention for inferring facial expressions from the socio-emotional context in two children with autism spectrum disorders［J］.Res Autism Spectr Disord，2014，8（8）：944-950.

［10］CHEN CH，LEE IJ，LIN LY.Augmented reality-based self-fa?cial modeling to promote the emotional expression and social skills of adolescents with autism spectrum disorders［J］.Res Dev Disabil，2014，36：396-403.

［11］柯曉殷，張英，寇聰，等.孤獨(dú)譜系障礙治療前后血清性激素水平研究［J］.中國神經(jīng)精神疾病雜志，2015，41（9）：569-572.

［12］CELANI G，BATTACCHI MW，ARCIDIACONO L.The under?standing of the emotional meaning of facial expressions in people with autism［J］.J Autism Dev Disord，1999，29（1）：57-66.

［13］高飛.杏仁核參與加工認(rèn)知與情緒相互作用的機(jī)制［J］.心理技術(shù)與應(yīng)用，2015，3（5）：3-9.

［14］VIDA MD，MAURER D，CALDER AJ，et al.The influences of face inversion and facial expression on sensitivity to eye contact in high-functioning adults with autism spectrum disorders［J］.J Autism Dev Disord，2013，43（11）：2536-2548.

［15］AKECHI H，SENJU A，KIKUCHI Y，et al.The effect of gaze di?rection on the processing of facial expressions in children with autism spectrum disorder：an ERP study［J］.Neuropsychologia，2010，48（48）：2841-2851.

［16］MIYAMOTO T，F(xiàn)UKUSHIMA K，TAKADA T，et al.Saccular stimulation of the human cortex：a functional magnetic resonance imaging study［J］.Neurosci Lett，2007，423（1）：68-72.

［17］RAHKO JS，PAAKKI JJ，STARCK TH，et al.Valence scaling of dynamic facial expressions is altered in high-functioning sub?jects with autism spectrum disorders：an fMRI study［J］.J Autism Dev Disord，2012，42（6）：1011-1024.

［18］BI T，CHEN J，ZHOU T，et al.Function and structure of human left fusiform cortex are closely associated with perceptual learn?ing of faces［J］.Current Biology，2014，24（2）：222-227.

［19］UJIIE Y，ASAI T，TANAKA A，et al.Autistic traits predict weak?er visual influence in the McGurk effect［J］.Pers Indiv Differ，2014，60：51-52.

［20］NORIUCHI M，KIKUCHI Y，YOSHIURA T，et al.Altered white matter fractional anisotropy and social impairment in children with autism spectrum disorder［J］.Brain Res，2010，1362（22）：141-149.

［21］DAPRETTO M，DAVIES MS，PFEIFER JH，et al.Understanding emotions in others：mirror neuron dysfunction in children with au?tism spectrum disorders［J］.Nat neurosci，2006，9（1）：28-30.

［22］UDDIN LQ，DAVIES MS，SCOTT AA，et al.Neural basis of self and other representation in autism：an FMRI study of self-face recognition.［J］.PLoS One，2008，3（10）：e3526.

（責(zé)任編輯：肖雅妮）

10.3969/j.issn.1002-0152.2016.04.011
☆國家社會(huì)科學(xué)基金教育學(xué)青年課題（編號(hào)：CBA120108）
*安徽師范大學(xué)心理學(xué)系（蕪湖市 241000）
△北京師范大學(xué)中國基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測協(xié)同創(chuàng)新中心

（E-mail：daoyangwang@126.com）

R749.94

A

2015-08-28）