精神分裂癥患者的視覺掃描：他們具有面孔識別障礙么？

1、.蕆羇肀芄螆肆膂葿螞肅芄節(jié)薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肅艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅蒞蟻螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿肈蒈螄袈膀芁螀袇莃蕆蚆袇肂莀薂袆膅薅蒈裊芇莈螇襖羇薃蚃羃聿莆薈羂膁薂蒄羈芄莄袃羈肅膇蝿羀膆蒃蚅罿羋芆薁羈羇蒁蕆羇肀芄螆肆膂葿螞肅芄節(jié)薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肅艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅蒞蟻螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿肈蒈螄袈膀芁螀袇莃蕆蚆袇肂莀薂袆膅薅蒈裊芇莈螇襖羇薃蚃羃聿莆薈羂膁薂蒄羈芄莄袃羈肅膇蝿羀膆蒃蚅罿羋芆薁羈羇蒁蕆羇肀芄螆肆膂葿螞肅芄節(jié)薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肅艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅

2、蒞蟻螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃螁芆蒀蕿袀羆芃蒅衿肈蒈螄袈膀芁螀袇莃蕆蚆袇肂莀薂袆膅薅蒈裊芇莈螇襖羇薃蚃羃聿莆薈羂膁薂蒄羈芄莄袃羈肅膇蝿羀膆蒃蚅罿羋芆薁羈羇蒁蕆羇肀芄螆肆膂葿螞肅芄節(jié)薈肅羄蒈蒄肄膆芀袂肅艿薆螈肂莁荿蚄肁肁薄薀蚈膃莇蒆螇芅薂螅螆羅蒞蟻螅肇薁蚇螄芀莄薃螃莂芆袁螃肁蒂螇螂膄芅蚃 精神分裂癥患者的視覺掃描：他們具有面孔識別障礙么？摘要 大量證據(jù)表明，精神分裂癥患者具有面孔加工障礙。我們假設這種障礙是由面孔視覺掃描障礙造成的。我們考察了這種面部識別的特殊障礙及他們在三個主要癥狀維度上的關系。在實驗中，一種紅外眼角膜反射技術用來記錄63名精神分裂癥患者及作為控制組的60名非精神

3、分裂患者的視覺掃描數(shù)據(jù)。被試要觀看非模糊（可辨認的）和模糊（不可辨認的）面孔，同時要從7張圖片（實驗1）或者是3張（實驗2）中選擇之前看過的面孔。兩組被試都不能精確識別模糊面孔，但是精神分裂患者相比控制組被試，在難度更高的條件下成績更差。在各種面孔識別中，精神分裂患者維持了一個相對”受約束“的掃面風格，但是掃面差異在非模糊面孔中最為顯著。對非模糊面孔的凝視差異分析表明，不像控制組被試，精神分裂患者并沒有把他們的凝視點停留于具有顯著特征的面孔上。掃描障礙與癥狀維度只有極小的聯(lián)系。這些結果表明精神分裂個體具有特別的面孔視覺掃描障礙，這在對復雜物體加工的功能性障礙中是一種截然不同的癥狀。1.引言 在

4、社交中，面部識別是一項重要的能力，對精神分裂癥患者面部識別障礙的研究可以為為什么精神分裂癥患者經(jīng)常報告說他們有社交困難提供線索。 大量的研究顯示，精神分裂癥患者在面部加工的諸多方面，比如說識別，辨別熟悉面孔，和判斷諸如年齡等特征上存在障礙。Frith et al.發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者在面部加工方面具有特殊障礙（他們并沒有對于普通的復雜刺激加工的障礙），這種障礙使他們沒有能力整合包含了情感評估或是社會含義的信息。 該研究提出：為了有效的識別面孔，人們會所采用一些三維加工策略，而精神分裂癥患者在使用這種策略時存在障礙。最為直接的，真時性的評估這些加工策略的方法是記錄視覺掃描。掃描是個體在加工復雜刺激

5、時的一種眼動參數(shù)。凝視期同樣能為更加詳細的加工過程提供信息。在面部識別任務中，普通被試的視覺掃描具有規(guī)律性，凝視集中于主要的面部特征。凝視停留在面部特征上的面積取決于執(zhí)行該任務需要多少詳細的信息。Walker-Smithetal.的視覺掃描模型和強調面部加工具有整體及局部信息交互作用的認識模型具有一致性。 我們組發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者在持續(xù)觀看面部特征時凝視相對減少，并且在總體上凝視期更短。PhillipsandDavid也發(fā)現(xiàn)了類似結論。 該研究在三個方面拓展了之前精神分裂癥患者的面部視覺掃描的研究。我們研究了與他們識別面孔的特殊性相關的掃描混亂，他們在三個主要癥狀維度上的關系，以及同時進行面孔

6、再認任務對他們的影響。（創(chuàng)新點） 神經(jīng)成像證據(jù)表明，面部加工至少部分取決于特殊的神經(jīng)網(wǎng)絡的激活。我們通過呈現(xiàn)非模糊的和模糊的（作為控制條件）面孔刺激來考察神經(jīng)分裂者患者是否具有不同的面孔掃描障礙。 我們通過控制圖像的空間分辨率來制作模糊或非模糊的面孔刺激。 因子分析表明精神分裂癥的積極和消極的癥狀由三個獨立的維度組成。這些維度在神經(jīng)心理和腦成像領域上都能被區(qū)分開來。這說明它們具有病理生理學上的差異。我們使用因子分析的方法探索對于非模糊和模糊面部刺激的不同視覺掃描障礙是否與不同的癥狀維度有關。之前的掃描研究（使用面部表情，簡單的幾何圖片和復雜的圖片刺激）已考察了正性和負性癥狀。這些研究發(fā)現(xiàn)，正性

7、癥狀和”密集“的掃描策略有關，而負性癥狀和”約束“的掃描策略有關并且具有更長的凝視期。這兩種異常的掃描策略都能夠減少對特征區(qū)域的注視，這些特征區(qū)域展示了精神分裂患者對妄想和平面的正性和負性癥狀。少有數(shù)據(jù)涉及上述癥狀是否導致了不同的掃描參數(shù)。 在之前關于中性面孔的掃描研究中，精神分裂癥患者面孔認識任務的正確率不差于控制組。然而，限制選擇任務可能過于簡單，無法得出組間存在差異的結論。就算是具有掃描障礙，精神分裂癥患者仍然能收集足夠的信息從而做出簡單的關于面孔的結論。在這項研究中，我們在兩種條件下評估面孔識別，低限制組（7個選擇）和高限制組（3個選擇）。 盡管兩個組的被試在非模糊和模糊的面孔識別時采

8、用不同的掃視策略，但是精神分裂癥患者相對來說應該對非模糊面孔的掃視具有更大障礙。并且他們在低限制條件下的識別正確率應該低于控制組。我們進一步假設使用因子分析方法能夠解釋不同的復雜的正性和負性癥狀與掃視策略障礙的關系 2.方法 2.1被試 實驗招集了63名精神分裂癥患者，并且還有60名非精神病人作為控制組被試。精神分裂組有43名男性，20名女性，平均年齡34歲（標準差7.8年），平均病史11.8年（標準差7.5年，年齡差異從1到32年）。控制組被試有17名男性和43名女性，平均年齡25.7歲（標準差10.7歲）精神分裂癥患者和控制組被試年齡差異顯著t(121)=4.94, p<0.0001

9、,但是受正規(guī)教育年齡差異不顯著educationt(121)=1.29, p=0.21。 2.2儀器和刺激 從標準的彩色照片中選出兩張”中性情緒“的面孔刺激（一男一女），它們具有較高的內(nèi)部一致性。 兩張圖片的退化版本使用馬賽克過濾技術來制造”圖像塊“，每個圖像塊的表現(xiàn)度（亮度）等于原圖片相同部位的表現(xiàn)度。Harmon發(fā)現(xiàn)正常個體對打了圖像塊的面孔識別處在概率水平。因為高頻率的表現(xiàn)率非常小，所以平衡了在每個圖像塊中原先面孔”信號“的表現(xiàn)度，而這些表現(xiàn)度都有低通濾波效應。（過濾高頻的信息）。保持的低頻，集中的信息能 夠被顯著的再認。然而，由圖像塊導致的更高級別的”噪音“頻率遮蓋了這種低頻率的信號，

10、阻礙了對集中信息的認知。 Harmon提出圖像塊邊緣的遮蓋是導致噪音頻率的可能性。 每種圖片高450像素，寬320像素，并且具有標準的水平視角11度，垂直視角15度觀測距離60厘米。 采用CEDRICMarkII眼動系統(tǒng)記錄視覺掃描，并且更換了高空間分辨率的VGA，并將其與一臺IBM486SX筆記本電腦和一個用來觀察眼動的錄像機相連。視覺儀器分別由一個紅外線的和一個低光的攝像機組成，兩個設備都位于被試的右眼。紅外光線造成的視網(wǎng)膜和眼角膜的反射每隔50ms就由攝像機記錄，以便獲得被試的記錄點信息（分辨率誤差小于0.5） 2.3步驟 被試坐在齒椅上以便最大限度地限制頭部運動。實驗前先進行眼睛注視點

11、校正。我們小組編寫的軟件確保實驗刺激只在被試對屏幕中央呈現(xiàn)的星號點1000ms后出現(xiàn)，因此就能控制視網(wǎng)膜的初始注視方位。八種刺激(兩種空間分辨率，兩種性別，兩種展現(xiàn)方式)的呈現(xiàn)順序在被試內(nèi)隨機。每個刺激呈現(xiàn)10s。 被試被要求觀看出現(xiàn)在屏幕中的每張面孔，同時立即記錄每個第八次掃視，并評估兩種不同選擇條件下刺激識別的正確率。首次展現(xiàn)非模糊和模糊面孔時，被試需要從七張相似的圖片中選擇一張與刺激相匹配的圖片（所有圖片均為非模糊的）。到了第二次展示時，被試需要僅從三張圖片里選一張。2.4.數(shù)據(jù)分析 排除不具有完整追蹤的掃描數(shù)據(jù)。在有效的掃描中，凝視（fixation）被定義為一個連續(xù)的的注視，視域為1

12、度，持續(xù)200ms或更多."過壓屏幕"的注視和持續(xù)2000ms或更長的外露凝視在分析前被排除。15個精神分裂癥患者丟失了第一或是第二種呈現(xiàn)面部刺激的數(shù)據(jù)，他們中的四個丟失了使用兩種呈現(xiàn)方式的清晰面孔數(shù)據(jù)，一個人丟失了兩種呈現(xiàn)方式的模糊面孔數(shù)據(jù)。兩個控制組被試丟失了第一種或第二種刺激數(shù)據(jù)，但是沒有人丟失兩種呈現(xiàn)現(xiàn)方式的數(shù)據(jù)。 即時掃描參數(shù)包括凝視時間，總凝視時間和總凝視次數(shù)。空間參數(shù)為兩個凝視之間的中間距離，行掃視長度和凝視掃描長度。采用Latimer算法來計算時空指數(shù)（index）.對eyes(1.5×1.5°.),nose(1.5×1.0&#

13、176;)and mouth(1.5×2.0°)區(qū)域進行族群分析，在特征區(qū)域（眼，鼻，嘴）和非特征區(qū)域（其他面部區(qū)域）中，凝視點數(shù)量和凝視時間信息將被收集。隨即計算特征區(qū)凝視點數(shù)量的”特征指數(shù)“與非特征區(qū)域的差異，其值在-1.00到1.00之間（負值表明非特征區(qū)域有相對更多的凝視點，正直則相反，若為0則表明特征和非特征是無聯(lián)系的。同時還計算特征和非特征區(qū)域的凝視時間。 識別任務的數(shù)據(jù)采用獨立樣本t檢驗。 每個掃描參數(shù)的主分析采用混合設計的重復測量多維方差分析，被試間因子是分組（精神分裂組和控制組），刺激（清晰，模糊）為被試內(nèi)因子。為了確保行為任務對視覺掃描沒有不同的影響，任

14、務（三張對七張）在初步的多維方差分析中作為第二個被試內(nèi)因子。事后檢驗采用受保護的t檢驗，使用ANCOVA（變數(shù)分析）來檢驗性別和年齡是否會顯著影響組間差異。 每組中掃描參數(shù)和任務正確率的關系使用Pearsonsproduct moment correlation analysis考察？ 相關分析在精神分裂癥患者組中也用來考察掃描參數(shù)和臨床數(shù)據(jù)（癥狀、藥物和持續(xù)時間）的關系。癥狀維度通過對PANSS進行源成分分析獲得。 3.結果 3.1正確率 精神病患者的平均正確率在七選一的模糊面孔識別任務中顯著低于控制組t(121=4.4, p<0.0001，但在三選一任務中顯著提高t（62)=3.9,

15、 p<0.0001。對于清晰面孔，控制組被試在三選一條件下正確率顯著提高t(59)=2.4, p<0.05 3.2 首次MANOVAs沒有發(fā)現(xiàn)任何顯著的與任務類型有關的交互效應，而且任務的主效應中，只有中間凝視時間median xation duration和中間凝視長度median xation length差異顯著。因為缺乏任務效應（最重要的是缺乏任何顯著的組間任務效應），我們在中心MANOVA中剔除任務因子。值得一提的是，探測組間交互效應的效力在首測時最大值為0.37，在主測量中卻增加為0.92. 顯著的刺激類型主效應表明，相對與模糊，所有被試在識別清晰面孔時具有更少或更短的

16、凝視，但是所有被試在特征區(qū)域有更多的凝視數(shù)量和更長的總持續(xù)時間。當忽略刺激類型，顯著的組效應表明精神分裂癥患者具有更少的和更長的凝視數(shù)量/時間相對于控制組。他們還有更短的凝視點距離和更短的總掃描距離，并且有在特征區(qū)域有相對更少的凝視。對組與刺激的交互效應做受保護的t檢驗（protected t test），結果表明精神分裂癥患者對于清晰面孔的凝視數(shù)量和時間要顯著低于和短于控制組。同樣的，他們在顯著特征的凝視點，相應的都在數(shù)量和持續(xù)時間的比列上顯著的低。相似地，精神病患者在識別模糊面孔時凝視更少，但是與控制組被試在分配凝視點給特征或非特征面孔時沒有顯著差異。模糊和清晰面孔的總凝視時間沒有顯著的組

17、間差異。 3.3 由于因子間相關性很小，所以在對正性和負性癥狀（PositiveandNegativeSyndrome）進行主成分分析時，使用最大方差旋轉法（varimax rotation），它還可以產(chǎn)生最簡單的因子結構。三種成分的本征值大于1 eigenvalues >1emerged 它們在一起能解釋71%的變異（28.4%,21.6% and21.1%,respectively）。成分1被定義為負性癥狀decit negative symptoms 。它代表的是“精神活動貧乏”維度。成分2被定義為來自思維系亂的正性或負性的高負荷，因此反映的是“混亂”維度。第3種成分，主要被定義為

18、妄想，宏偉，偏執(zhí)項目（敵意，猜疑） 和幻覺，代表了一種“現(xiàn)實扭曲”維度。 4.討論 在本研究中，精神分裂癥患者和控制組被試在識別模糊和清晰面孔時都展示了不同的掃描策略。然而精神分裂癥個體對兩種面孔刺激的掃描都相對受到了損害，這種掃描紊亂在精神分裂癥患者識別清晰面孔時最為明顯，這說明他們?nèi)四樧R別的策略遭受了到截然不同的損害。年齡和性別變量在掃描中組間差異不顯著。精神分裂癥患者在具有大量選擇的清晰面孔再認任務中的正確率同樣低于控制組，盡管兩組都不能精確再認模糊面孔。 精神分裂癥患者在兩種刺激識別中的掃描都顯著的比控制組更加“約束”，表現(xiàn)為更少的凝視點，更長的中間凝視時間，更短的行和更長的凝視路徑以

19、及更短的凝視點之間的距離。 盡管精神分裂患者的認知加工受到損害，但是他們和控制組一樣，在識別模糊圖片時比清晰圖片具有更少的凝視點和更多的總凝視時間。對模糊圖片注視點的減少在精神分裂癥患者組尤為明顯。注視點和加工信息的細節(jié)有關，這說明被試在識別模糊面孔時只能獲得有限信息。該發(fā)現(xiàn)表明面部認知是一種更加“整體化”的特別的對復雜物體的知覺。 精神分裂組和控制組都將他們的凝視（包括凝視點數(shù)量和持續(xù)時間）集中與模糊面孔的非模糊區(qū)域。和預測一致，當精神分裂組依然在把他們的注意力糾結在模糊面部的特征和非特征區(qū)域時，控制組卻使用了相反的方式。 控制組對非模糊面孔的視覺掃描策略可以用Walker-Smithet

20、al.s(1977)的眼動模型來解釋。在該模型中，面部識別包括對格式塔的初始化激活（提供足夠的信息去激活面孔信息），并通過直接的，集中的注意來限制特征區(qū)域，這么做是為了將面部特征的詳細信息并入普遍的“面孔”框架中。正確率和特征區(qū)域的凝視面積之間的聯(lián)系表明，認知任務越難，就有越多的普通被試將他們的注意集中于特征細節(jié)。 相反，精神分裂組不能將注意集中與特征區(qū)域，甚至這些區(qū)域是非模糊時也是如此，這表明他們不能形成最初的整合概念，而這種概念可能插入了特征細節(jié)。取而代之的是，他們具有一系列不正常的認知加工（減少的凝視點和更長的總凝視時間），并將不相關的面部區(qū)域（非特征的）和特征區(qū)域看成是同樣顯著的。這種

21、對整合豐富特征信息能力的缺乏能夠解釋為什么精神分裂組在多選任務時區(qū)別非模糊面孔的難度要大于少選擇任務。確實，精神分裂組的正確率和特征區(qū)域上的凝視面積缺乏任何聯(lián)系，這說明他們不能將注意分配給面孔識別任務需要的特征細節(jié)。 精神分裂組相對于七種選擇，在只有三種選擇時正確率的顯著提高，這就為精神分列組和控制組相比，在被迫選擇任務時的正確率比起自由判斷面部表情時提高得更多提供了證據(jù)。這表明被迫選擇任務集中精神分裂組的注意，使他們得以做出最優(yōu)行動。相應地，另一種關于精神分裂組在低限制條件下缺乏面孔識別能力的理論是該現(xiàn)象反應了一種對工作記憶容量，決定策略或者選擇注意的限制（不僅是一種面孔視覺掃描的特別障礙）。 藥品和疾病只能解釋精神分裂組掃描差異極少的變異。與期待不一致，掃描障礙和正性和負性情結癥狀只有極微小的聯(lián)系，這表明約束風格在大部分精神病患者中是普遍的。在之前的采用了不同刺激的研究中同樣發(fā)現(xiàn)了約束風格?；靵y和扭曲現(xiàn)實維度在這種樣式中展示了微小的分離（更長的掃描行和更短的中間凝視時間，相對而言）。更長的掃描路程被認為在密集視覺掃描和正性癥狀之間存在聯(lián)系。對于圖片刺激，這些聯(lián)系的相互分離和較低的強度讓進一步的解釋變得困難。 綜合來說，我們的發(fā)現(xiàn)表明，精神分裂個體具有面部視覺掃描的特殊障礙，它不同于對復