表情強度對自閉癥兒童面部表情識別影響的實驗研究

郭文斌 陳佳丹 張梁

摘要為探尋自閉癥兒童在識別低強度（10%，30%）、中強度（40%，60%）和高強度（70%，90%）的憤怒和開心面部表情時，識別情緒類型的既有能力和差異。采用表情標簽范式，用E-prime軟件在電腦上呈現不同強度的3D合成面部表情刺激，分別對10名自閉癥兒童、10名正常發育兒童和10名智障兒童進行了實驗研究。結果發現，自閉癥兒童在低強度表情時具有面部表情識別障礙，其對不同強度面部表情識別正確率顯著低于智障兒童和正常發育兒童；自閉癥兒童面部表情識別正確率與面部表情強度呈正相關，面部表情強度越大，自閉癥兒童面部表情識別的正確率越高；自閉癥兒童對低強度面部表情識別時，對開心表情的識別正確率高于憤怒表情，但是，在中強度和高強度面部表情識別時，存在顯著的憤怒優勢效應。

關鍵詞表情強度，自閉癥兒童，面部表情識別。

1引言

面對面的交流中，面部表情和肢體動作能夠向我們傳達很多非語言的重要信息，通過對這些信息的解讀，能夠幫助人們正確地推斷說話人的意圖。面部表情識別與面部特征的編碼方式緊密相關。有研究發現，10歲以前的兒童以整體特征編碼來識別面部表情（Carey⋄，1994），也有研究發現，兒童依賴面部結構信息編碼進行面部表情識別（Brace et al，2001），還有研究認為，兒童面部表情識別能力的發展是基于面部的整體特征和結構信息雙方面加工能力的潛在發展所導致（De Sonneville et al，2002）。上述研究結果不一致的根本原因在于，它們僅僅考慮了面部表情識別時面部特征的影響，而忽視了面部表情的強度屬性特征所帶來的影響。面部表情以動態的形式呈現，能在強度和速度上進行變化。面部表情的強度被認為是人與人之間情緒狀態的線索（Ekman，Freisen，&Ancoli;，1980），增強面部反饋降低了低強度微表情的識別準確率（吳奇，郭惠，何玲玲，2016）。對面部表情強度的正確解讀，可以讓接受者更好地調整自己行為，適應發出者的行為或者情感意圖（Gosselin&P61issier;，1996），高估面部表情的強度，是導致社會交往障礙的一個重要原因（Foisy et al，2007）。有證據顯示，兒童對于面部表情強度改變的感知非常靈敏，4-7個月大的兒童能夠區分不同強度的恐懼面部表情（Kuchuk，Vibbert，&Bornstein;，1986），年齡再大一點的兒童能夠區分不同強度的開心表情，高強度的開心更容易被識別，隨著面部表情強度的增加（25%，50%，75%和100%），尤其從25%的面部表情強度開始，兒童對表情分類的精確度顯著提升（Herba，Landau，Russell，Ecker，&Phillips; 2006）。

自閉癥屬于普遍性神經發育障礙，主要表現為社會互動、語言溝通及刻板重復性行為異常。大多數自閉癥兒童在面部表情識別方面存在嚴重障礙，表現為無法正常使用眼睛注視面部特征（Asperger，1944）。有研究發現，自閉癥兒童面部表情識別不存在障礙；也有研究發現，自閉癥兒童面部表情識別存在障礙，在面部表情匹配和評估識別任務中均比唐氏綜合癥兒童和正常發育兒童表現差（Celani，Battacchi，&Arcidiacono;，1999），且面部表情識別效果獨立于智力（Berko-vits，Eisenhower，&Blacher;，2017）。近來，有研究對上述研究結果提出了質疑，認為已有研究中，是否導致自閉癥兒童表現出面部表情識別障礙，主要原因在于實驗刺激過于簡單或者復雜（存在天花板效應或者地板效應），面部表情強度這個重要的變量沒有引起研究者足夠的重視，自閉癥兒童在100%面部表情識別時，沒有表現出面部表情識別障礙，與正常發育兒童在面部表情識別方面不存在差異；但是，在低強度面部表情識別時，自閉癥兒童表現出明顯的障礙，與正常發育兒童存在顯著差異（Montagne，Kessels，DeHaan，&Peter;，2007）。自閉癥兒童在面部表情識別中，是否會受到表情強度的影響？自閉癥兒童與正常發育兒童受面部表情強度影響特征方面是否一致？這些問題正是本研究關心和深入研究的所在。

2實驗1：低強度面部表情識別

2.1被試

2.1.1面部表情被試

隨機招募A大學本科生10名作為面部表情被試（男、女生各5人），年齡為21-23歲，均不參與表情評定和表情實驗。

2.1.2面部表情評定被試

隨機招募A大學除面部表情被試外的本科生10名（性別和年齡同上）為面部表情評定被試，均不參與表情實驗。

2.1.3實驗被試

實驗被試為自閉癥兒童、正常發育兒童和智障兒童，自閉癥兒童與智障兒童均隨機選取自W市1所特殊教育培訓學校及1所特殊教育學校，正常兒童隨機選自W市1所民辦幼兒園。三組被試均采用PPVT及瑞文智力測驗進行言語智力和智商測試。最后確定均為右利手，視力或矯正視力正常的有效被試30名，自閉癥兒童10名（男9人，女1人），生理年齡平均為69.80個月（SD=9.81），言語智力平均為28.70（SD=14.80），瑞文智力平均為21.80（SD=7.21）；智障兒童10人（男5人，女5人），生理年齡平均為128.90個月（SD=2 5.70），言語智力平均為43.40（SD=11.85），瑞文智力平均為18.20（SD=6.36）；正常發育兒童10人（男7人，女3人），生理年齡平均為50.40個月（SD=7.76），言語智力平均為67.80（SD=33.72），瑞文智力平均為28.00（SD=13.48）。

2.2實驗材料制作及實驗設計

首先，要求10位表情被試保持素顏、摘除頸部及以上的一切修飾物品（包括眼鏡），并露出耳朵、額頭，男性不能蓄須。在光線良好、安靜的室內，盡可能表現出自然、平靜的中性表情。利用尼康D40專業數碼相機，拍攝每位表情被試各3張中性表情照片，共拍攝得到30張中性表情照片。其次，請10名面部表情評定被試在安靜的、互不干擾的教室里，對面部表情照片進行自由評定和限制評定。自由評定時，將每張編有序號的表情照片在電腦屏幕上呈現1分鐘，每名評定被試根據自己的標準和方法對面部表情圖片分類，在評定紙上照片序號后寫上該表情的類型；限制評定時，在評定紙的照片編號后，呈現正性、負性、中性三類選項，要求被試對呈現的面部表情照片進行表情類型勾選。將表情評定被試在兩類評定條件下100%評定為中性的照片作為實驗備用材料。再次，利用FaeeGen Modeller3.5圖像處理軟件進行實驗材料合成加工。FACS Gens是一款基于面部動作編碼系統（FACS）研發的一款面部表情加工工具，它可以通過對面部中性表情的計算機合成，產生出3D性質的靜態或者動態的面部表情材料。不僅實現了對面部表情的特定特征以及面部身份（年齡、種族、性別）的更一般性質的系統參數操縱，彌補了傳統依賴演員表演獲取的面部表情缺乏標準化、靈活性和可控性的弊端，而且具有較好的生態效應，可以在實驗研究加以使用（Roeseh et al，2011）。根據面部表情被試的實際情況分別設定頭像的性別及年齡，統一設置背景色為白色，按軟件提示步驟將中性表情照片分別處理為無毛發的3D中性表情圖片。根據33%、67%和100%的面部表情大概對應的喚醒度分別為1.3、2.7和4.0（Goren&Wilson;，2006），將面部表情強度區分為低強度、中強度和高強度。低強度面部表情以10%強度和30%強度的憤怒表情及開心表情圖片為主。表情圖片統一保存為bmp格式，像素設置為640x480。最后，由面部表情評定被試對3D表情材料再次進行評定篩選，共選取出6名表情被試（3男、3女）的30張3D面部表情作為正式實驗材料（中性6張、10%的憤怒和開心表情各6張、30%的憤怒和開心表情各6張）。

實驗采用2（表情類型：開心、憤怒）×2（表情強度：10%、30%）x3（被試組別：自閉癥兒童、正常發育兒童、智障兒童）混合實驗設計。被試間變量為被試組別，被試內變量為表情類型和表情強度，因變量為被試表情識別的正確率。

2.3實驗程序

2.3.1練習實驗

正式實驗開始前，由實驗者幫助被試熟悉實驗儀器并進行練習測試。實驗程序采用E-prime2.0呈現刺激材料和收集被試的反應指標。在安靜、明亮的環境下，被試采用舒適的坐姿距離14英寸的旭日筆記本電腦（SunRise410M）顯示屏前60 cm處。目標圖像位于顯示器中央，實驗的背景為白色，圖像統一為黑白色面孔。計算機屏幕呈現練習指導語時，主試向被試朗讀指導語，“歡迎小朋友參加我們的實驗！在電腦屏幕中央會出來一個紅色[+]號，提醒你集中注視這里。[+]消失后，在這個位置會出現一張含有表情的面孔，請你說出或者指出這張面孔的表情。每張面孔呈現的時間很短，請你集中注意力，既快又準確地做出判斷。明白上述指導語后，請你坐好，將雙手放在膝蓋上，告訴測試人員，開始進入練習實驗?！睂嶒灢捎帽砬闃撕灧妒剑瑴y驗個體對面部表情的理解。要求被試在呈現面部表情后，根據自己頭腦中儲存的面部表情類型圖式，按鍵選擇或者口頭說出該面部表情的類型。為方便被試按鍵，在4個相應的反應鍵上標識“憤怒”、“開心”、“平靜”、“不知道”，文字位置在被試中進行了隨機平衡。

2.3.2正式實驗

被試熟悉和掌握實驗規則后，開始正式實驗。正式實驗指導語和流程與練習實驗一致，其一個trail的流程圖見圖1。

2.4實驗數據采集和統計

實驗數據使用E-Prime程序自動記錄，通過程序自帶的emerge功能進行數據合并，使用excel進行正確率數據整理，通過SPSS20進行描述性統計和重復測量方差分析。

2.5實驗結果和分析

對三組兒童在低強度面部表情識別條件下的正確率進行描述統計，結果見表1。

以低強度面部表情識別正確率為因變量，表情類型、表情強度和被試組別為自變量，進行3因素重復測驗方差分析，結果發現，表情類型主效應不顯著，F（1，27）=2.829，p>0.05，n2=0.063；表情強度主效應顯著，30%面部表情識別的正確率顯著高于10%面部表情識別正確率，F（1，27）=116.917，p<0.01，n2=2.930；被試組別主效應顯著，自閉癥兒童的表情識別正確率顯著低于智障兒童組和正常發育兒童組，F（2，27）=19.68，p<0.05，n2=1.232；表情類型和被試組別的交互作用顯著，F（2，27）=5.073，p<0.05，n2=0.273；表情強度和被試組別的交互作用顯著，F（2，27）=5.674，p<0.01，n2=0.296；表情類型、表情強度和被試組別的交互作用顯著，F（2，27）=4.830，p<0.05，n2=0.263。進一步對表情類型和被試組別的交互作用進行簡單分解發現，正常發育兒童對不同類型面部表情識別的正確率最高，智障兒童次之，自閉癥兒童最低（見圖2a），自閉癥兒童對開心面部表情識別正確率高于憤怒面部表情，正常發育兒童與智障兒童則相反（圖2b）。進一步對表情強度和被試組別的交互作用進行簡單分解發現，正常發育兒童面部表情識別率最高，智障兒童次之，自閉癥兒童最差（見圖3a）；當表情強度為10%時，三組被試的表情識別正確率均低于60%，三組被試對30%強度的面部表情識別正確率均高于10%強度的面部表情識別，自閉癥兒童在面部表情強度由10%變為30%時，對面部表情識別正確率的變化沒有正常發育兒童和智障兒童變化明顯（圖3b）。進一步對自閉癥兒童進行2（表情類型：開心、憤怒）×2（表情強度：10%、30%）單變量方差分析顯示，面部表情類型主效應不顯著，F（1，36）=2.613，p>0.05，n2=0.056；面部表情強度主效應極其顯著，30%表情識別的正確率顯著高于10%，F（1，36）=14.226，p<0.01，n2-0.306。

3實驗2：中等強度面部表情識別

3.1被試

同實驗。

3.2實驗材料制作及實驗設計

實驗材料的具體制作過程同實驗1，最后產生40%和60%等級強度的憤怒、開心表情圖片。

3.3實驗程序

同實驗1。

3.4實驗數據采集和統計

同實驗1。

3.5實驗結果和分析

對三組被試表情識別正確率進行描述統計，結果見表2。

以表情強度識別正確率為因變量，表情類型、表情強度和被試組別為自變量，進行3因素重復測驗方差分析，結果發現，表情類型主效應不顯著，F（1，27）=0.007，p>O.05，n2=0.000；表情強度主效應顯著，60%面部表情識別正確率顯著高于40%面部表情識別正確率，F（1，27）=107.567，p<0.01，n2=1.906；組別主效應顯著，自閉癥兒童表情識別正確率顯著低于智障兒童和正常發育兒童，F（2，27）=42.225，p<0.05，n2=1.712；被試組別、表情類型、表情強度的交互作用顯著，正常發育兒童識別開心表情正確率高于憤怒表情，60%開心表情識別正確率最高，自閉癥兒童識別憤怒表情正確率高于開心表情，60%憤怒表情識別正確率最高，F（2，27）=4.617，p<0.05，n2=0.255。進一步對自閉癥兒童進行2（表情類型：開心、憤怒）×2（表情強度：40%、60%）單變量方差分析，結果顯示雖然憤怒表情識別正確率略高于開心表情，但是表情類型主效應不顯著，F（1，36）=0.044，p>O.05，n2=0.001；表情強度主效應極其顯著，60%表情識別的正確率顯著高于40%表情，F（1，36）=15.025，p<0.01，n2=0.447；表情類型和表情強度的交互作用不顯著，F（1，36）=1.270，p>0.05，n2=0.038。

4實驗3：高強度面部表情識別

4.1被試

同實驗1。

4.2實驗材料制作及實驗設計

實驗材料的具體制作過程同實驗1，最后產生70%和90%等級強度的憤怒、開心表情圖片。

4.3實驗程序

同實驗1。

4.4實驗數據采集和統計

同實驗1。

4.5實驗結果和分析

對三組被試表情識別正確率進行描述統計，結果見表3。

以表情強度識別正確率為因變量，表情類型、表情強度和被試組別為自變量，進行3因素重復測驗方差分析，結果顯示，憤怒表情識別正確率均高于開心表情，但是表情類型主效應不顯著，F（1，27）=0.783，p>O.05，n2=0.033；表情強度主效應顯著，90%面部表情識別正確率顯著高

5討論

5.1低強度對自閉癥兒童面部表情識別的影響

實驗l研究發現，無論自閉癥兒童、正常發育兒童還是智障兒童，他們均對10%表情識別均存在較大的障礙，識別正確率均低于60%，難以更好的通過10%的面部表情識別正確率區別三類兒童。這與前人的研究結果發現自閉癥兒童與正常發育兒童存在顯著的面部表情識別障礙的研究結果并不一致（Celani et al，1999）。但是，當面部表于70%，F（1，27）=54.00，p<0.01，n2=0.675；被試組別主效應顯著，自閉癥兒童面部表情識別的正確率顯著低于智障兒童和正常發育兒童，F（2，27）=46.33，p<0.05，n2=1.888；表情強度和被試組別交互作用顯著，F（2，27）=24.50，p<0.01，n2=0.645。進一步對交互作用進行簡單效應分解，結果顯示，三類被試均對90%面部表情識別正確率高于70%面部表情，正常發育兒童面部表情識別正確率>智障兒童>自閉癥兒童，自閉癥兒童對兩種強度面部表情識別正確率存在顯著差異（圖4a）；表情強度為70%時，正常發育兒童和智障兒童的面部表情識別正確率顯著高于自閉癥兒童，表情強度為90%時，正常發育兒童和智障兒童面部表情識別正確率接近，但均顯著高于自閉癥兒童（圖4b）。進一步對自閉癥兒童進行2（表情類型：開心、憤怒）x2（表情強度：70%、90%）單變量方差分析，結果顯示，表情類型主效應不顯著，F（1，36）=3.285，p>0.05，n2=0.156；表情強度主效應極其顯著，90%表情識別正確率顯著高于70%表情，F（1，36）=25.752，p<0.01，n2=1.225；表情類型和表情強度的交互作用不顯著，F（1，36）=1.182，p>0.05，n2=0.056。情強度增加為30%時，自閉癥兒童識別開心和憤怒表情的正確率依然低于60%，而智障兒童和正常發育兒童對開心表情識別正確率提升達到了60%以上，對憤怒面部表情識別達到了85%以上，具有明顯的憤怒識別優先效應，對危險刺激予以了優先的資源分配，而自閉癥兒童在30%面部表情條件下，對開心表情識別正確率則高于憤怒表情，此結果與已有研究發現自閉癥兒童具有憤怒優先識別效應的結果并不一致，但是與研究發現，自閉癥兒童在微弱的情緒識別任務中比其他類型兒童表現更差的研究結果基本一致（Herbaet al，2006；Evers，Steyaert，Noens，&Wagemans;，2015）。出現上述結果的原因主要在于，第一，低強度下，無法提供清楚的面部結構信息，被試要根據嘴巴、眼睛、鼻子、眉毛的位置等部位的特征來判斷面部表情，面部表情識別加工更多的采用了特征加工模式。第二，低強度條件下，智障兒童和正常發育兒童可以根據面部表情細微特征進行表情識別，尤其對于威脅性刺激（憤怒表情）具有敏銳的覺察能力，而自閉癥兒童則對低強度面部表情的覺察能力明顯不足，他們表情識別障礙主要表現在低強度（尤其30%以下）面部表情識別方面（Wingenbach，Ashwin，&Brosnan;，2017）。

5.2中等強度對自閉癥兒童面部表情識別的影響

實驗2對自閉癥兒童中等強度面部表情識別的實驗研究發現，60%表情識別的正確率顯著高于40%表情識別的正確率；自閉癥兒童對中等面部表情識別的正確率顯著低于智障兒童和正常發育兒童；正常發育兒童識別開心表情正確率高于憤怒表情，60%開心表情識別正確率最高，自閉癥兒童識別憤怒表情正確率高于開心表情，60%憤怒表情識別正確率最高。出現上述結果的原因在于，第一，自閉癥兒童在低強度下存在較為明顯的表情識別障礙，但是，隨著面部表情強度的增加，自閉癥兒童表情識別的正確率也逐漸提高，與已有研究發現同一種表情在不同強度水平下的識別成績不同，強度越大，識別成績越好結果相一致（姚雪，2010）。第二，自閉癥兒童在憤怒表情的識別上開始占據一定的優勢，但是其具有的憤怒優勢效應尚未體現出來。

5.3高等強度對自閉癥兒童面部表情識別的影響

實驗3對自閉癥兒童高等強度面部表情識別的實驗研究發現，90%面部表情識別正確率顯著高于70%面部表情識別正確率；自閉癥兒童面部表情識別的正確率顯著低于智障兒童和正常發育兒童；自閉癥兒童對70%和90%面部表情識別正確率存在顯著差異。出現上述結果的原因有：第一，自閉癥兒童在高強度面部表情識別時，其對面部表情特征的選擇性注意、加工理解方面顯著低于正常發育的兒童（陳順森，2012），導致他們對面部表情識別正確率顯著低于其他二類兒童。第二，在表情的原始階段，憤怒更多表現為眉毛收縮，開心為眉毛的微微上揚，自閉癥兒童更多回避眼睛部位的注視，因此正常兒童和智障兒童更能夠在低強度時識別憤怒表情（Montirosso，Peverelli，Frigefio，Crespi，&Borgatti;，2010），隨著憤怒和開心強度的增大，嘴巴的特征也開始有了較為明顯的顯示，自閉癥兒童使用特征加工策略的能力得以發揮，他們便更能夠正確識別高強度的開心和憤怒表情（Herba et al，2006），此時，他們對危險刺激予以了更多的注意分配，致使對憤怒面部表情識別優于開心表情，與已有的研究結果一致（郭文斌，2013）。

6結論

（1）自閉癥兒童在低強度表情時具有面部表情識別障礙，其對不同強度面部表情識別正確率顯著低于智障兒童和正常發育兒童；（2）自閉癥兒童面部表情識別正確率與面部表情強度呈正相關，面部表情強度越大，自閉癥兒童面部表情識別的正確率越高；（3）自閉癥兒童對低強度面部表情識別時，對開心表情的識別正確率高于憤怒表情，但是，在中強度和高強度面部表情識別時，存在顯著的憤怒優勢效應。