情感識(shí)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(guó)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(huì)帶來(lái)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(wèn)題[2]。因此，對(duì)AD 高風(fēng)險(xiǎn)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(shí)別技術(shù)作為綜合了行為、思想和感覺(jué)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(shí)別和人工智能等多學(xué)科內(nèi)容，在國(guó)外已被逐漸應(yīng)用于MCI 領(lǐng)域[3-4]。本研究在回顧情感識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)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(guó)內(nèi)相關(guān)研究提供參考。

1 情感識(shí)別概述

1.1 相關(guān)概念 情感識(shí)別又稱情緒識(shí)別，是一種推斷他人心理狀態(tài)、識(shí)別信息，使個(gè)人能夠理解所處社會(huì)環(huán)境并調(diào)整行為的大腦多模態(tài)系統(tǒng)處理過(guò)程。情感識(shí)別屬于社會(huì)心理認(rèn)知范疇，對(duì)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(shí)別缺陷會(huì)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(shí)別神經(jīng)生理解剖學(xué)機(jī)制 關(guān)于情感識(shí)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(huì)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(shí)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(shí)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(shí)別過(guò)程是大腦多模態(tài)系統(tǒng)的處理過(guò)程[12-13]。

1.3 情感識(shí)別技術(shù)分類 情感信息包括內(nèi)外2 個(gè)層面，外在情感信息是指通過(guò)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(shí)別技術(shù)在MCI領(lǐng)域的應(yīng)用本質(zhì)上是一種模式識(shí)別，常用的研究方法主要有面部表情識(shí)別、語(yǔ)音情感識(shí)別和生理模式識(shí)別等。

2 情感識(shí)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：?jiǎn)斡蜻z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(xiàng)或多項(xiàng)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(gè)或2 個(gè)以上認(rèn)知域損害[14]。各種情感識(shí)別技術(shù)在MCI 領(lǐng)域的應(yīng)用都是通過(guò)分析MCI 不同亞型或不同類別病人對(duì)情感信息的識(shí)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(duì)情感特征進(jìn)行分類，從而實(shí)現(xiàn)MCI 的鑒別。

2.1 面部情感識(shí)別測(cè)試

2.1.1 Ekman 面孔測(cè)試 Ekman 面孔測(cè)試在面部情感識(shí)別測(cè)試中應(yīng)用最早且最為廣泛，它是一種計(jì)算機(jī)化情緒識(shí)別任務(wù)。測(cè)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(diǎn)擊鼠標(biāo)選擇最符合圖片的情緒標(biāo)簽，回答時(shí)間沒(méi)有限制。每回答正確1 個(gè)問(wèn)題得1 分，每種情緒各10 分，總分60 分。該測(cè)試應(yīng)用較廣且其有效性已被眾多研究者驗(yàn)證[9,15]。Guastella 等[15]利用Ekman 面孔測(cè)試研究發(fā)現(xiàn)遺忘型MCI 病人面部情緒識(shí)別準(zhǔn)確性低于非遺忘型MCI 病人，低于健康對(duì)照組。

2.1.2 簡(jiǎn)式Benton 人臉識(shí)別測(cè)試 簡(jiǎn)式Benton 人臉識(shí)別測(cè)試是一種廣泛使用的視覺(jué)感知能力面部匹配任務(wù)測(cè)試。測(cè)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(cè)試過(guò)程沒(méi)有時(shí)間限制。簡(jiǎn)式Benton 人臉識(shí)別測(cè)試特點(diǎn)是通過(guò)面孔識(shí)別和匹配確保病人存在的是面部情感識(shí)別缺陷而非一般面部處理缺陷，即通常所說(shuō)的臉盲[15]。有研究者使用Ekman 面孔測(cè)試和簡(jiǎn)式Benton 人臉識(shí)別測(cè)試對(duì)27 例非遺忘型MCI 病人、29 例遺忘性MCI 病人和22 名正常對(duì)照者的情緒識(shí)別能力進(jìn)行評(píng)定，發(fā)現(xiàn)前兩組的情緒識(shí)別缺陷大于對(duì)照組，且遺忘性MCI 亞型病人的憤怒情緒識(shí)別缺陷表現(xiàn)更加明顯[9]。

2.1.3 Penn 情緒識(shí)別測(cè)試 Penn 情緒識(shí)別測(cè)試是一種基于計(jì)算機(jī)的情緒強(qiáng)度測(cè)試。測(cè)試包括96 張圖片，用于展示快樂(lè)、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(shí)間限制的情況下對(duì)每種表情的情感強(qiáng)度評(píng)分[16]。Spoletini 等[16]通 過(guò) 對(duì)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(shí)別測(cè)試，結(jié)果顯示：遺忘性MCI 病人在低強(qiáng)度面部識(shí)別總分上，尤其是低強(qiáng)度恐懼情緒識(shí)別上與健康老年人存在差異。Weiss 等[17]對(duì)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(cè)試，發(fā)現(xiàn)遺忘性多域MCI 病人對(duì)悲傷、恐懼和中性表情的識(shí)別能力較低。Penn 情緒強(qiáng)度識(shí)別測(cè)試對(duì)面部情感識(shí)別功能檢測(cè)更加敏感，適用于區(qū)分不同亞型MCI 病人的情感識(shí)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(cè)試，測(cè)試者要求從6 種基本情緒和1 種中性刺激中識(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)到下一張圖片。計(jì)算機(jī)會(huì)記錄答案以及情緒處理速度。該測(cè)試在情緒識(shí)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(cè)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(yǔ)音情感識(shí)別 語(yǔ)音不僅包含語(yǔ)義信息，還包含具有情感的語(yǔ)速、語(yǔ)調(diào)、節(jié)奏、音量等信息。語(yǔ)音情感識(shí)別過(guò)程主要分為語(yǔ)音測(cè)試信息采集、數(shù)據(jù)處理、情感特征提取、情感分類4 個(gè)部分[19]。語(yǔ)音情感識(shí)別測(cè)試共包括25 個(gè)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(duì)句子所表達(dá)的情緒進(jìn)行判斷，測(cè)量者記錄答案，規(guī)定每個(gè)句子測(cè)量時(shí)間為3 s。語(yǔ)音識(shí)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(duì)語(yǔ)音特征的研究上[20]。MCI 領(lǐng)域的語(yǔ)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(lè)和悲傷情緒感知與健康老年人存在差異。

2.3 生理模式識(shí)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(duì)認(rèn)知功能進(jìn)行處理加工時(shí)，從頭顱表面記錄到的腦電位，能夠反映認(rèn)知過(guò)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(shí)間分辨率優(yōu)勢(shì)，能動(dòng)態(tài)反映情緒認(rèn)知加工過(guò)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(duì)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(cè)量以檢驗(yàn)情緒面孔識(shí)別的時(shí)間過(guò)程，如Schefter 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，遺忘性MCI 病人面孔情感識(shí)別的準(zhǔn)確性和反應(yīng)時(shí)間明顯比健康人群差，對(duì)負(fù)性面孔的識(shí)別效果在結(jié)構(gòu)編碼階段和個(gè)性化面孔的早期識(shí)別階段受損；Yang 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，遺忘性MCI 病人的面孔識(shí)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(shí)別和記憶正確率較低，假陽(yáng)性率較高。事件相關(guān)電位通過(guò)腦電波形式對(duì)面部情緒認(rèn)知過(guò)程時(shí)間和正確率進(jìn)行檢測(cè)，更加客觀精準(zhǔn)，但此測(cè)試需要精密儀器設(shè)備和專業(yè)人員參與。

2.4 其他 音樂(lè)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(lè)、悲傷、生氣等感情變化[26]。高 鑫[26]對(duì)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(lè)情緒識(shí)別測(cè)試，測(cè)試通過(guò)音樂(lè)播放器隨機(jī)播放表達(dá)快樂(lè)、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(tīng)到的曲目表達(dá)的情緒，統(tǒng)計(jì)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(shí)別上有差異，而其他3 種情緒識(shí)別無(wú)明顯差異，且組間比較MCI 病人和AD 病人無(wú)明顯差異。此外，研究還發(fā)現(xiàn)情緒識(shí)別正確率與簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查量表（Mini-Mental State Examination，MMSE）評(píng) 分 呈 正 相 關(guān)，提 示AD 病 人 和MCI 病人恐懼情緒識(shí)別能力下降可能與認(rèn)知功能減退有關(guān)[27]。

3 情感識(shí)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(shí)別障礙 大量研究表明：MCI 病人在情感識(shí)別功能方面表現(xiàn)比健康人群差，存在不同程度情感識(shí)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(wú)差異,研究結(jié)果不同可能與研究對(duì)象納入時(shí)沒(méi)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(shí)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(shí)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(shí)別功能進(jìn)行比較，結(jié)果顯示：MCI 病人情感識(shí)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(shí)別的特異性缺陷 大量研究結(jié)果顯示：MCI 病人對(duì)負(fù)性情緒，尤其是對(duì)悲傷、恐懼、憤怒的識(shí)別能力有所下降[9,16-17]，但不同研究對(duì)快樂(lè)和驚訝情緒識(shí)別能力研究結(jié)果差異較大。在對(duì)MCI 多域亞型病人的研究中發(fā)現(xiàn)，面孔識(shí)別時(shí)，快樂(lè)情緒面孔比悲傷、憤怒、恐懼情緒面孔更容易識(shí)別，中性面孔比悲傷面孔更容易識(shí)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(shí)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(shí)別時(shí)間方面，研究表明：MCI病人反應(yīng)時(shí)間慢于健康人群[24]。

4 小結(jié)與展望

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

國(guó)內(nèi)MCI 領(lǐng)域有關(guān)情感識(shí)別技術(shù)的研究較少，研究者在未來(lái)開展情緒識(shí)別測(cè)試時(shí)，應(yīng)注意關(guān)注我國(guó)MCI 病人特征，在國(guó)外研究基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)試工具進(jìn)行本土化。今后在護(hù)理領(lǐng)域應(yīng)用情感識(shí)別技術(shù)開展研究，可以通過(guò)縱向研究確定情緒識(shí)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(cè)疾病進(jìn)展和功能結(jié)果。也可以進(jìn)一步探索情感識(shí)別功能與人際關(guān)系、社會(huì)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(duì)性采取心理認(rèn)知方面的護(hù)理干預(yù)措施。