嬰兒注視跟隨的機(jī)制
——根據(jù)板倉(cāng)召二教授在嬰幼兒發(fā)展與托育國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上的報(bào)告整理

板倉(cāng)召二

(同志社大學(xué),日本 京都府 602-8580)

大多數(shù)關(guān)于復(fù)雜社會(huì)認(rèn)知的研究都是在人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物中進(jìn)行的,由于社會(huì)互動(dòng)的復(fù)雜性,人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物都依賴視覺(jué)信號(hào)。視覺(jué)信號(hào)系統(tǒng)對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物的聯(lián)盟、戰(zhàn)術(shù)欺騙、互惠等生存方式的形成非常重要[1]。人類眼神交流是溝通和社會(huì)互動(dòng)的重要基礎(chǔ)[2],注視跟隨能力是嬰兒發(fā)展的“前端”能力,因?yàn)樗兄诶斫馑说南敕?、感受和意圖[3]。嬰兒注視跟隨行為,已成為認(rèn)知、發(fā)展、社會(huì)、比較心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的核心課題。

板倉(cāng)召二團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)注視跟隨是共同注意的基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)給定線索范式發(fā)現(xiàn)黑猩猩、猩猩和嬰兒能跟隨該范式的所有線索;還通過(guò)注視偏好的一系列研究發(fā)現(xiàn)了注視跟隨的機(jī)制是由于目光接觸引起心率增加,并隨著時(shí)間的推移引發(fā)注視跟隨,但該機(jī)制中也可能存在嬰兒對(duì)互動(dòng)的獎(jiǎng)勵(lì)期望。這些發(fā)現(xiàn)為推斷嬰兒大腦活動(dòng),進(jìn)行嬰兒社會(huì)發(fā)展的心理干預(yù)提供理論和現(xiàn)實(shí)支持。本文圍繞嬰兒的注視跟隨機(jī)制,從多個(gè)視角進(jìn)行交流、探討和成果展示。

1 注視跟隨概念界定

1.1 注視跟隨的概念 注視跟隨是人類(和動(dòng)物)跟隨他人注視的能力,這種能力對(duì)社會(huì)互動(dòng)至關(guān)重要,因?yàn)樗軒椭斫馑说囊鈭D和興趣。注視跟隨能力最早出現(xiàn)在嬰兒三個(gè)月大的時(shí)候[4],且十個(gè)月大的注視跟隨能力預(yù)示著后期的心理理論能力和語(yǔ)言習(xí)得的發(fā)展[3,5]。

1.2 注視跟隨和共同注意的關(guān)系 注視跟隨是共同注意的基礎(chǔ)。注視跟隨和共同注意是兩種不同但密切相關(guān)的能力(可能具有不同的發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程)。注視跟隨可以定義為一個(gè)個(gè)體(X)跟隨另一個(gè)個(gè)體(Y)的注視方向到達(dá)空間中的某個(gè)位置(不是物體)的能力,見(jiàn)圖1a;但共同注意還有一個(gè)額外的要求,即X跟隨Y注視的方向(關(guān)注的焦點(diǎn))對(duì)象(Z),見(jiàn)圖1b。因此,共同注意需要額外的計(jì)算來(lái)處理注意的對(duì)象,而不僅僅是注視的方向。即X看到了Y所看到的東西,這就是共同注意[1,6]。

圖1 注視跟隨(a)和共同注意(b)Figure 1 Gaze following (a) and joint attention (b)

2 注視跟隨的相關(guān)范式

2.1 注視范式 圖2呈現(xiàn)了注意的方向:A.相互注視和轉(zhuǎn)移注視;B.注視跟隨;C.共同注視,即有要被所有人共同看到的目標(biāo);D.分享注視,即他們彼此知道他們?cè)诳词裁?E.心理理論注視,結(jié)合之前的A—D注意過(guò)程和高階認(rèn)知策略(包括經(jīng)驗(yàn)和同理心),來(lái)確定一個(gè)人之所以關(guān)注特定的刺激,是因?yàn)樗麄兇蛩阌眠@個(gè)物體做什么,或者認(rèn)為這個(gè)物體具有某些用途。

圖2 注意的方向Figure 2 Gaze direction

2.2 給定線索范式 為了研究人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物用什么線索來(lái)識(shí)別其他人(或動(dòng)物)在看什么,Itakura 等[7-10]開(kāi)展了相關(guān)研究:實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),實(shí)驗(yàn)者雙手放在身體兩側(cè),看著黑板的中央;當(dāng)實(shí)驗(yàn)者確信被試正看著他的臉時(shí),他就會(huì)輕敲并注視,指向并注視,只注視或瞥一眼正確的對(duì)象,為了引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的注意,實(shí)驗(yàn)者叫她的名字并開(kāi)始試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)提示條件如圖3所示,受試者可以選擇兩個(gè)選項(xiàng)中的一個(gè),我們需要測(cè)試他們是否可以選擇正確的一個(gè),實(shí)驗(yàn)者最初注視方向是在實(shí)驗(yàn)板的中心,然后看一眼正確的刺激。

3 注視跟隨的相關(guān)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)一 卷尾猴實(shí)驗(yàn)[7]。如圖4A所示:桌子上展示了食物,呈現(xiàn)給定線索范式的5種線索,測(cè)試對(duì)象為5種靈長(zhǎng)類動(dòng)物和人類嬰兒。結(jié)果見(jiàn)圖4B:獼猴能跟隨輕敲和指向線索,卷尾猴能跟隨輕敲到第四個(gè)眼-頭共同注視的線索,黑猩猩和人類能追隨所有的線索。

圖4 卷尾猴實(shí)驗(yàn)及結(jié)果Figure 4 Capuchin monkey experiments and results

3.2 實(shí)驗(yàn)二 以11種靈長(zhǎng)類動(dòng)物為研究對(duì)象,測(cè)試它們是否會(huì)看實(shí)驗(yàn)者看到或指向的位置。如圖5所示,實(shí)驗(yàn)者與黑猩猩進(jìn)行目光接觸,然后立即看/指向黑猩猩的后面或左右方向。結(jié)果發(fā)現(xiàn):黑猩猩和猩猩的正確反應(yīng)率高于其他物種,并且在注視監(jiān)測(cè)任務(wù)上的正確反應(yīng)與持續(xù)專注于實(shí)驗(yàn)的時(shí)間長(zhǎng)度之間存在很高的相關(guān)性;只有黑猩猩和猩猩能夠跟隨實(shí)驗(yàn)者指示的方向[11]。

圖5 11種靈長(zhǎng)類動(dòng)物的注視跟隨實(shí)驗(yàn)Figure 5 Gaze-following experiments in 11 primates

3.3 實(shí)驗(yàn)三 如圖6所示[12]:嬰兒躺在母親的手臂上,看著電腦屏幕;在屏幕上呈現(xiàn)兩種刺激,在基線條件下,嬰兒可以自由地看這些刺激,并測(cè)量它們的注視時(shí)間。在第一種有無(wú)/母親指向的實(shí)驗(yàn)條件下,被試進(jìn)行了兩次試驗(yàn):如圖6A所示,第一次試驗(yàn)中,嬰兒在看屏幕,母親指著兩張圖片中的一張;第二次試驗(yàn)中,作為基準(zhǔn),母親什么都不做,嬰兒可以自由地看刺激物。結(jié)果發(fā)現(xiàn),嬰兒的注視時(shí)間比有母親指出的第一次試驗(yàn)的時(shí)間要短。第二種有/無(wú)閃爍的實(shí)驗(yàn)條件下,如圖6B所示,第一次試驗(yàn)中,兩幅圖片中一幅會(huì)閃爍,在第二次試驗(yàn)中,作為基準(zhǔn),兩幅圖片都不會(huì)閃爍,嬰兒和之前一樣被母親抱著看屏幕,測(cè)量嬰兒看每張圖片的時(shí)間。

結(jié)果發(fā)現(xiàn):在基線條件下,嬰兒觀看兩幅圖片的時(shí)間幾乎相同,見(jiàn)圖7。在實(shí)驗(yàn)條件有/無(wú)母親指向下,嬰兒的注視時(shí)間有顯著的不同。在第二次試驗(yàn)中也有顯著的差異,雖然母親沒(méi)有指向這兩種刺激中的任何一種,但嬰兒看著母親之前指向刺激的時(shí)間更長(zhǎng)。在閃爍的實(shí)驗(yàn)條件下,第一次試驗(yàn)中注視時(shí)間有顯著的不同,但在第二次試驗(yàn)中沒(méi)有顯著不同。結(jié)果表明,母親指向和閃爍的刺激物可以吸引嬰兒的注意,但母親的指向影響了下一個(gè)刺激物。刺激物的特定物理變化一旦不再存在,嬰兒就對(duì)左右圖片的注視時(shí)間沒(méi)有顯著差異。因此,母親的視覺(jué)注視對(duì)嬰兒來(lái)說(shuō)是非常重要的經(jīng)驗(yàn)。

4 注視跟隨的機(jī)制

4.1 目光接觸促進(jìn)注視跟隨 為什么嬰兒會(huì)產(chǎn)生注視跟隨,其背后的機(jī)制究竟是什么呢?Senju等[13]的研究如圖8所示:模特抬起頭,與嬰兒進(jìn)行眼睛接觸(B);或者沒(méi)有目光接觸(C),注視桌子上兩個(gè)物體中的一個(gè)物體。測(cè)試嬰兒是否會(huì)跟隨注視。結(jié)果顯示,嬰兒只有在有目光接觸時(shí)才會(huì)跟隨注視。

圖8 Senju團(tuán)隊(duì)關(guān)于嬰兒注視跟隨的實(shí)驗(yàn)Figure 8 The experiment on infant gaze-following by Senju group

Senju等[2]的快速通道調(diào)制器模型如圖9所示,目光接觸首先通過(guò)皮層下通道處理,然后通過(guò)皮層通道處理。成人FMRI研究表明,皮層下激活預(yù)測(cè)后期直接注視的皮層處理,皮層下過(guò)程可能與目光接觸的促進(jìn)作用有關(guān)。

在成年人群體中,目光接觸可以通過(guò)提高心率[14]和皮膚電導(dǎo)[15]來(lái)測(cè)量生理喚醒。在兩秒鐘內(nèi),非常短的生理喚醒的增加達(dá)到了最大值。在眼神交流之后,這意味著在每天的社交活動(dòng)中,短暫的眼神交流會(huì)增加覺(jué)醒。因此我們認(rèn)為,嬰兒的生理喚醒可能通過(guò)目光接觸而增加。圖10顯示了實(shí)驗(yàn)操作的三種情況:目光接觸行為(b),沒(méi)有目光接觸(c),擺動(dòng)即臉左右擺動(dòng)(d),然后實(shí)驗(yàn)人員看著其中一個(gè)物體,研究問(wèn)題是目光接觸會(huì)根據(jù)這些情況引起不同的心率反應(yīng)嗎?結(jié)果顯示,只有目光接觸能引起注視跟隨(圖11A),而目光接觸增加了心率(圖11B)。因此,目光接觸對(duì)注視跟隨的促進(jìn)作用可能與心率的增加有關(guān)[16]。

圖10 目光接觸與注視跟隨Figure 10 Eye contact and gaze following

注:*P<0.05。x軸表示錄像階段,y軸表示每小時(shí)每分鐘的節(jié)拍數(shù),誤差線表示標(biāo)準(zhǔn)誤差。圖11 不同情況下的注視比例(A)和每個(gè)階段的平均心率(B)Figure 11 The proportion of gaze following in each condition(A)and mean heart rate during each phase for each condition(B)

4.2 心率在目光接觸影響注視跟隨中的調(diào)節(jié)作用 為什么目光接觸會(huì)增加生理喚醒呢?之前的研究表明,獎(jiǎng)勵(lì)期待會(huì)導(dǎo)致心率增加、瞳孔擴(kuò)張和皮膚電導(dǎo)增加等生理反應(yīng)[17-18]。假設(shè)目光接觸會(huì)誘發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)事件的期望,所以才會(huì)增加生理喚醒,那如果嬰兒在沒(méi)有目光接觸的情況下期待注視互動(dòng),嬰兒的心率是否會(huì)增加?相關(guān)實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖12。第一階段操縱了人臉是否可靠這一自變量(圖12A):可靠的條件是圖片中的人真的在看目標(biāo),物體出現(xiàn)與看的人的注視方向一致;在不可靠注視條件下,圖片中的人沒(méi)有看目標(biāo),物體出現(xiàn)在看的人的注視方向的另一邊。第二階段在3種條件下探究注視跟隨的產(chǎn)生條件(圖12B):從基線階段開(kāi)始,然后是動(dòng)作階段和注視階段;動(dòng)作階段包括目光接觸(EC)、無(wú)提示(NC)和擺動(dòng)(SV)三個(gè)條件。研究問(wèn)題為:當(dāng)嬰兒認(rèn)為臉是可靠的(注視互動(dòng)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而可預(yù)測(cè)的)時(shí)候,他們的心率會(huì)增加嗎[19]?

注:A.第一階段(操縱人臉是否可靠);B.第二階段(注視跟隨的產(chǎn)生條件)。圖12 目光接觸與生理喚醒的實(shí)驗(yàn)流程Figure 12 Experimental of eye contact and physiological arousal

結(jié)果顯示:當(dāng)嬰兒在可靠和不可靠的情況下進(jìn)行目光接觸時(shí),就會(huì)發(fā)生注視跟隨,見(jiàn)圖13A;目光接觸與心率增加有關(guān)(圖13B)。因此,可靠性和目光接觸都會(huì)使6個(gè)月大的嬰兒心率增加。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,目光接觸和可靠性對(duì)注視跟蹤的影響受到心率增加的調(diào)節(jié),即情境信息被整合到生理狀態(tài)中,可以反映行為執(zhí)行前的獎(jiǎng)勵(lì)期望(一種想要互動(dòng)的期望)。見(jiàn)圖14。

注:A.目光接觸與注視跟隨;B.目光接觸與心率。圖13 目光接觸與生理喚醒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Figure 13 Experimental results of eye contact and physiological arousal

圖14 通過(guò)交流提示條件(EC、NC、顫抖)和可靠性(可靠、不可靠)預(yù)測(cè)注視跟隨的回歸模型(左),以及心率增加中介交流提示條件和可靠性與注視跟隨之間關(guān)系的中介模型(右)Figure 14 Left regression model predicting gaze following by communicative cue conditions (EC, NC, shivering) and reliability(reliable, unreliable), and the right mediation model shows that the HR increase mediates the relationship between communicative cue conditions and reliability and gaze following

5 結(jié)語(yǔ)

研究發(fā)現(xiàn):注視跟隨是很多動(dòng)物共有的,跟隨眼睛注視的能力是進(jìn)化的產(chǎn)物;其次,注視跟隨的機(jī)制是目光接觸引起心率增加,并隨著時(shí)間的推移導(dǎo)致注視跟隨。同時(shí)研究者也發(fā)現(xiàn),該機(jī)制中也可能存在著對(duì)互動(dòng)的獎(jiǎng)勵(lì)期望。由此可見(jiàn),通過(guò)這一系列的實(shí)驗(yàn)可以推斷出嬰兒大腦的活動(dòng),而不需要直接測(cè)量嬰兒大腦,為將來(lái)嬰兒的社會(huì)發(fā)展進(jìn)行心理干預(yù)提供了理論和實(shí)踐支持。