孤独症幼儿对面部情绪表情认知特征的初步研究

李咏梅1,2　静　进1　邹小兵2　金　宇1　五十岚一枝3

　　摘要　目的　探究孤独症患儿对面部情绪表情的认知特征。方法　选取2007年3月至2008年9月在中山大学附属第三医院发育行为中心诊断为孤独症的18～ 36个月患儿作为孤独症组,同期行健康查体的年龄、性别与孤独症组匹配的正常儿童作为对照组,被动观看电脑屏幕显示的高兴、悲伤、惊讶、愤怒和恐惧5种面部基本情绪表情图,观察比较两组幼儿对各种面部表情的视觉注意行为和自身情绪反应。结果　研究期间孤独症组和对照组均纳入45例,两组幼儿对各种面部表情的初次注视时间组间效应不明显,而表情效应明显,两组幼儿初次注视高兴和愤怒表情的时间长于注视恐惧表情的时间。但孤独症组对各种面部表情图的回看次数明显少于对照组,总注视时间也明显短于对照组。对照组对不同的面部表情自身情绪反应评分明显不同,对高兴表情的积极情绪评分明显高于其他表情,对高兴表情的消极情绪评分明显低于愤怒和恐惧表情,对悲伤和惊讶表情的消极情绪评分也明显低于恐惧表情。而孤独症组对各种情绪表情的自身情绪反应评分差异无统计学意义。结论　孤独症患儿早期不仅对面部情绪表情的视觉注意减少,对面部情绪表情的感知也存在缺陷,尤其对各种负性情绪表情理解困难。

关键词　孤独症;　幼儿;　情绪表情;　认知

基金项目　国家自然科学基金项目:30872130

作者单位　 1中山大学公共卫生学院　广州,510630;2中山大学附属三院儿童发育行为中心　广州,510630;3日本白百合女子大学

通讯作者　静进,E-mail:jingjin@ mail.sysu.edu.cn

DOI:10.3969/j.issn.1673-5501.2009.01.005

Cognitiveprofileofemotionalexpressioninyoungchildrenwithautism

LIYong-mei1,2,JING Jin1, ZOU Xiao-bing2, JIN Yu1, KazueIgarashi3(1 PublicHealth SchoolofSun Yat-sen University,Guangzhou 510630,China; 2 heThirdAffiliated Hospital ofSunYat-senUniversity,Guangzhou 510630,China; 3 Shirayuri College, Tokyo, Japan)

CorrespondingAuthor:JING Jin,E-mail:jingjin@ mail.sysu.edu.cn

Abstract　Objective　Individualswithautism have been demonstrate d to have deficitin cognizing facialexpression Thisstudyaimedtoexplorethe cognitive rofile of facialemotionalexpressionsinyoungchildrenwithautism.Methods　Fortyfivechildrenwithautism and fortyfivenormalcontrolsmatchedonchronologicalageandgender were recruitedtoviewpassivelyfivekindsofbasicfacialemotion alexpressionpictureswhichpresentedoncomputerscreeninaquietroom. Theresponsesofeachchildwere recorded awebcamera.Then visual attention ndselfemotional responsesofall children towardtheemotional expression s were coded from thevideotapedobservations.Results　Thedataof 82children were included intheanalysisbecause hildren did not finish the entire experiment. Thedifferenceof the first-kingtimetowardfivekind soffacialexpression between groups was notsignificant hileexpressioneffectwithing up was significantly wedthatchildrenlookedlongertohappyandangryexpressionthanfearful expressionatthefirsttime. Autisticchildren′stimesofback-ook and total looking time toward all kinds of facial expressionweresignificantlylessthan normalcontrols′(P < 0. 05). The score ofselfemotionalresponse to different xpression was significantly different innorma lchildren(P< 0.05)cludingpositiveand negativeresponse, which showed thescoreofpositiveemotion owardhappyexpression ashigher than attowardotherexpressions, hecoreofnegative otiontowardhappyexpression was owerthanthat toward angry and fearfulexpressionsandthescoresofnegativeemotiontowardsadand rpriseexpressionwerealsolower thanthattowardfearfulexpressions, lethatwasnotobviousinchildren withautism.Autisticchildrenshowedindifferent toallfacialexpressionsorabnormal lypositiveemotionalresponsetonegativefacialexpressionastohappyexpression.Conclusions　Youngchildrenwithautism tonly show less visual attentiontofacialexpression, talsohaveimpairmentsinperceiving facial pressionespeciallyincomprehendingnegative emotionalexpressionsthatmayberelatetoearlyabnormaldevelopmentofamygdalainautism.

Keywords　Autism;　Children;　Emotionalexpression;　Cognition

　　 1943年,自Kanner首次报道孤独症以来,孤独症的社会和情感损害一直是研究者关注的重点。孤独症很多早期的社交活动受损,如目光接触、交互性注意、模仿和对他人情绪状态的反应,均涉及到注意和加工面部表情信息的能力,面部表情信息加工缺陷在孤独症大脑系统功能障碍潜在的认知缺陷中占有相当重要的地位。以面部表情加工为媒介的神经系统出生后很早就开始发育,因此,面部表情加工缺陷可作为孤独症患儿脑发育异常最早的标识之一。目前,已有证据表明孤独症个体匹配情绪表情的能力不足[1～ 3]。Tantam等[4]应用面部表情命名和识别任务研究发现,孤独症个体对情绪表情的认知存在困难,认为孤独症存在总体情感缺陷。他们匹配表情的能力与言语能力相关,使结果难以解释。Ozonoff等[5]证实如果语言水平相当,孤独症组与对照组在情绪理解上不存在总体缺陷。Loveland等[6]也发现孤独症组和对照组在情绪鉴别任务中差异无统计学意义,高功能孤独症个体与发展水平相同的正常人群均可从多途径利用言语和非言语来源的情感信息。另两项研究[7,8]则认为杏仁核是孤独症中出现异常的核心脑区,孤独症患者表现为对恐惧识别的选择性损害,由此提出了孤独症的选择性识别缺陷假说。目前,对孤独症患儿的情绪表情认知研究较少,研究结果显示当成人表情为悲伤时,孤独症患儿与精神发育迟滞患儿相比,对成人表情的关注和关心较少[9～ 11]。Dawson等[12]给3～ 4岁的孤独症患儿和正常儿童看面部中性表情(无情绪表情)和恐惧表情,孤独症患儿对恐惧表情的早期大脑反应明显减慢,提示其信息加工速度减慢。目前国内仅有3项研究[13～ 15]显示孤独症患儿表情理解和情感认知能力均明显低于同龄正常儿童,但纳入均为> 5岁孤独症患儿,需患儿有一定的语言表达能力,而小年龄孤独症患儿通常不会说话或没有听的懂的发音。正常儿童1岁就开始能识别基本面部表情,孤独症患儿是否在早期就表现对面部表情的认知缺陷,是否存在对情绪表情的总体缺陷抑或对某种情绪表情(如恐惧)的选择性缺陷,目前国内、外尚未见相关的研究报道。本研究采用自然的视觉偏好法,不需要言语交流,让幼儿被动注视5种面部基本情绪表情图,通过观察婴幼儿对不同面部表情的视觉注意和情绪反应,探讨孤独症患儿表情认知的特征,为进一步揭示孤独症异常的神经基础和机制提供行为学依据。

1　方法

1.1　孤独症组

1.1. 1　诊断标准　应用ABC量表(Autism behaviorchecklist)和CARS量表(Childhoodautism ratingscale)进行结构式访谈,依据美国精神病学诊断和统计手册第4版(DSM-Ⅳ)中典型孤独症的诊断标准(包括三大主要症状:语言障碍、交流障碍和重复刻板行为)。

1.1.2　纳入标准　①符合DSM-Ⅳ典型孤独症诊断标准;②年龄18～ 36个月;③诊断后未进行训练;④幼儿无躯体疾病状态下进行测试。

1.1.3　排除标准　未分类的广泛性发育障碍、雷特综合征、单纯语言发育迟缓和精神发育迟滞等疾病患儿。

1.2　对照组　以中山大学附属第三医院和广东省佛山市妇幼保健院常规保健的幼儿作为对照组,尽量选择年龄、性别与孤独症组匹配的健康幼儿。符合以下条件者纳入:①足月出生(孕龄> 38周);②出生时Apgar评分8～ 10分;③出生体重≥ 2 500g。存在严重感觉运动障碍、严重躯体疾病、脑损伤史、早产儿、惊厥史或神经系统疾病者被排除。

1.3　知情同意　纳入研究的幼儿由医生向家长及看护人说明测试方法和意义,征得家长及看护人同意。

1.4　面部情绪表情图像　采用日本国际电气通信基础技术研究所(ATR)人类信息科学研究所制作的面部情绪表情静态图像,由计算机屏幕显示。ATR表情图为3名日本女

性照片,分别显露5种表情为高兴、悲伤、惊讶、愤怒和恐惧,图1为选取其中一组举例解释5种面部表情特征。　每名女性5幅图分别随机排列后形成3个系列共15

幅图,呈现于被测试幼儿的电脑屏幕上,每幅呈现20s。面部表情图呈现顺序依次为:第一系列:高兴、悲伤、惊讶、愤怒和恐惧;第二系列:愤怒、高兴、悲伤、惊讶和恐惧;第三系

列:恐惧、高兴、惊讶、愤怒和悲伤。

1.5　观察方法　手提电脑(屏幅43.18cm),呈现彩色面部表情图片,测试和观察在同一较安静的光亮度适宜的房间进行,以屏风分隔为观测区和评估区。被试幼儿测试前保持情绪稳定。被试幼儿由家长或看护人抱着坐在腿上置于观测区,面对电脑屏幕,图像中心与被试幼儿眼睛呈同一高度水平,由电脑的摄像头记录被试幼儿的视觉注意、面部表情和行为表现。电脑摄像头记录的幼儿图像传送至评估区,测试者电脑上进行观察和记录。测试期间,告知家长或看护人对幼儿和图像不做任何反应和干预。测试开始前,电脑屏幕上呈现儿童喜欢的画面(为卡通的儿童图片)和提示音(清脆的音乐铃声)。然后,电脑随机呈现表情图,提示音相同。

1.6　观察指标　将被测试幼儿置于视觉注意和自身情绪反应2个维度对录像进行分析。视觉注意观察指标包括:①对各种表情的平均第1次注视时间;②对各种表情的平均回看次数(幼儿视线离开图像后再次注视图像的次数);③对各种表情的平均总注视时间。用秒表记录幼儿对每幅表情图的注视时间,并记录回看次数,取其均值。对录像中幼儿观看第一系列每幅表情图的自身情绪反应进行行为评分,考虑到第一系列面部情绪表情图为积极向消极的顺序,儿童观看愤怒和恐惧等表情后的情绪反应会影响其对其他情绪表情的反应,为避免该混杂因素,在此仅评价对第一系列表情图的反应,记录每一秒的幼儿情绪表情。依据孟昭兰等[16]的婴儿面部表情模式特征,本研究设计了幼儿情绪反应的相应评分级别:① 2分:明显积极,如出声大笑或明显愉快表情;② 1分:有点积极,如微笑或兴趣表情;③ 0分:中性表情;④ - 1分:轻微的消极情绪,如皱眉、瘪嘴表情;⑤ - 2分:明显消极,如大哭。分别对每种表情的积极和消极情绪反应评分。

1.7　质量控制　 2名评价者由儿童心理卫生专业研究生担任,对表情图和组别实行盲法。在预实验中行统一培训,以确定被试幼儿的注视行为和情绪反应分级。并由2名评价者分别对10段录像进行视觉注意和自身情绪反应行为评价,对各观察指标的评价一致性在82%～ 95%。

1.8　统计学方法　计量资料以 x±s表示。视觉注意和自身情绪反应结果分别进行重复测量方差分析、组间独立样本t检验和组内单因素方差分析,P< 0.05为差异有统计学意义。采用SPSS 13.0软件进行统计分析。

2　结果

2.1　一般情况　 2007年3月至2008年9月在中山大学附属第三医院儿童发育行为中心依据孤独症组的纳入和排除标准纳入45例,其中男42例,女3例,年龄20个月至3岁。对照组45例入组,男42例,女3例,年龄20个月至3岁。测试过程中孤独症组有6例、对照组有2例因哭闹剧烈而不能完成测试,不进入统计分析。最终有效数据,孤独症组39例,男37例,女2例;平均年龄(26.6± 4.5)个月;对照组43例,男41例,女2例;平均年龄(24.8± 4.4)个月,两组年龄和性别构成比差异无统计学意义(P> 0.05)。

2.2　视觉注意

2.2.1　初次注视时间　两组幼儿对不同表情的初次注视时间差异均有统计学意义,F(4,77)= 2.95,P= 0.02,注视高兴和愤怒面部表情的时间均长于注视恐惧面部表情的时间(P< 0.05)。孤独症组和对照组对各种表情的初次注视时间组间差异无统计学意义,F(1,80)= 2.99,P= 0.09(表1)。

表1　两组幼儿对各种面部表情的平均初次注视时间比较/s( x±s)

Tab 1　 The average first-looking time toward eachexpression in children with autism and normalcontrols/s( x±s)

Group AU(n= 39) NC(n= 43)

Happy 7.50± 4.53 9.39± 4.07

Sad 7.30± 4.63 9.08± 3.23

Surprise 7.69± 5.65 8.97± 3.47

Angry 8.28± 5.32 9.57± 3.85

Fearful 7.11± 5.22 8.10± 3.60

Notes:AU:Autism ;NC:Normalcontrols

2.2.2　回看次数　孤独症组与对照组对各面部表情的回看次数组间差异有统计学意义,F(1, 80)= 37. 56,P =0.000。两组幼儿对不同表情的回看次数差异均无统计学意义,F(4,77)= 1.67,P= 0.16。进一步对各面部表情分别进行组间独立样本t检验,显示孤独症组对各种面部表情的回看次数均显著低于对照组(表2)。

表2　两组幼儿对各种表情的平均回看次数比较( x±s)

Tab 2　Theaveragetimesofback-looktoward each kind ofexpression in children with autism and normalcontrols( x±s)

Group AU(n= 39) NC(n= 43)

Happy 0.57± 0.49 0.98± 0.471)

Sad 0.44± 0.52 0.89± 0.551)

Surprise 0.51± 0.47 0.96± 0.561)

Angry 0.42± 0.42 0.92± 0.521)

Fearful 0.55± 0.50 1.06± 0.581)

Notes:1):P< 0.001ascomparedbetweengroupsforeachexpression;AU:Autism;NC:Normalcontrols

2.2.3　总注视时间　孤独症组和对照组对各种表情的总注视时间组间差异有统计学意义,F(1,80)= 11.16,P=0.001。孤独症组和对照组对不同面部表情的总注视时间差异均有统计学意义,F(4,77)= 3.8,P= 0.005。进一步对各面部表情分别行组间独立样本t检验,显示孤独症组对各种面部表情的总注视时间均明显短于对照组(表3)。

表3　两组幼儿对各种面部表情的平均总注视时间比较/s( x±s)

Tab 3　Theaveragetotallooking time toward each kind of

expression in children with autism and normal

controls/s( x±s)

Group AU(n= 39) NC(n= 43)

Happy 9.44± 5.04 12.45± 3.171)

Sad 8.71± 4.90 12.02± 3.071)

Surprise 9.45± 5.79 12.04± 3.422)

Angry 9.59± 5.72 12.54± 3.371)

Fearful 8.47± 5.56 11.37± 3.511)

Notes:1):P< 0.01ascomparedbetweengroupsforeachexpression;2):P< 0.05;AU:Autism;NC:Normalcontrols

2.3　自身情绪反应　两组幼儿在注视面部表情图的过程中大部分时间表现为中性表情,但也会表现出积极和消极的情绪反应。孤独症组和对照组对各种面部表情自身情绪反应的重复测量方差分析显示,积极情绪反应的组别主效应显著,F(1,80)= 6.47,P= 0.01,表情效应亦显著,F(4,77)= 7.85,P= 0.000;而消极情绪反应的组别主效应不显著,F(1,80)= 0.80,P= 0.37,表情效应显著,F(4,77)=4.31,P= 0.002。进一步对两组分别行单因素方差分析,显示对照组对不同面部表情的自身情绪反应(包括积极和消极)差异有统计学意义。多重比较显示对照组对高兴表情的积极情绪评分明显高于其他表情(P< 0.01;与悲伤、愤怒和恐惧表情比较,P< 0.001)。对高兴表情的消极情绪评分明显低于愤怒(P< 0.05)和恐惧表情(P< 0.01),对悲伤和惊讶表情的消极情绪评分也明显低于恐惧表情(P< 0.05)。而孤独症组对各种情绪表情的自身情绪反应(包括积极和消极)差异均无统计学意义(表4)。

表4　两组幼儿对各种面部表情的自身情绪反应得分比较( x±s)

Tab 4　 Scores of self emotional response to eachexpression in children with autism and normal

controls( x±s)

GroupAU(n= 39)

Positive Negative

NC(n= 43)

Positive Negative

Happy 5.49± 7.44 1.13± 2.86 5.05± 5.02 0.14± 0.91

Sad 3.28± 5.29 1.44± 4.22 1.56± 4.72 0.60± 1.84

Surprise 4.41± 6.05 2.05± 6.10 2.11± 3.29 0.91± 3.02

Angry 5.92± 7.62 2.03± 4.99 1.84± 4.22 1.74± 4.47

Fearful 4.69± 6.44 2.38± 6.21 0.93± 2.41 2.44± 4.66

F 0.93 0.40 6.701) 3.322)

Notes:One-wayANOVA forfiveexpressionswithingroups: 1):P <

0.001;2):P< 0.05;AU:Autism;NC:Normalcontrols

3　讨论

　　人类面部表情被认为是婴幼儿与成人交流的最重要信息来源。正常儿童从婴儿期开始就能识别和理解面部表情中的情绪意义并指导他们的行为,到幼儿期这种识别能力随着年龄增长而快速发展。本研究采用自然的视觉偏好注意法观察孤独症患儿和正常幼儿对5种基本情绪表情的认知特征,结果显示孤独症患儿与正常幼儿对情绪表情的认知反应存在明显的不同。本研究结果显示孤独症患儿对面部表情的视觉注意不同于正常幼儿,对面部表情的回看次数和总注视时间组别效应均显著,但初次注视时间表情效应显著而组别效应不显著。对表情的注视反映了儿童对表情的视觉注意程度以及各种表情间的偏好。注视时间作为判断幼儿对视觉刺激偏好的较好指标,可为区分不同情绪刺激的能力提供依据,亦可判断幼儿是否具有识别能力。研究者认为对刺激的初次注视时间比长持续时间(60s)的总注视时间作为判断视觉偏好的指标更敏感[17]。区分面部表情的能力主要是感知两个或更多表情刺激的不同。感知是刺激开始相对早期发生的加工过程,可能更依赖于早期感觉皮质完成对视觉形象和结构特征的加工,而最简单的识别也基本上仅利用知觉信息(如呈现的视觉图像的面貌特征和结构信息)[18]。本研究结果表明孤独症患儿也像正常幼儿一样可区分和识别不同的表情刺激,并表现对高兴和愤怒面部表情的偏好,对恐惧表情的偏恶。本研究提示孤独症早期的视觉皮质和一般的视觉能力发育是完好的。研究说明幼儿区分面部表情的能力出现相当早,婴儿早期区分面部表情的能力更可能归因于这种综合的视觉能力,而不是针对特殊的面部表情加工机制[19]。面部表情是一种社会刺激。对面部表情的回看和总注视时间主要反映对面部表情的社会注意。本研究中显示孤独症患儿对各种面部表情图的回看次数明显低于对照组,总注视时间也明显短于对照组,说明孤独症患儿对各种面部表情的视觉注意均减少。而在观看面部表情图的过程中,正常幼儿多会和家长或看护人有共同注意行为,表现为回头看家长或看护人,并用手指指向视觉刺激,而孤独症患儿很少有这样的行为表现,说明孤独症患儿对社会注意有明显损害。

本研究中幼儿在注视面部表情图的过程中大部分时间表现为中性表情,但也会唤起一些积极或消极的自身情绪反应。高兴是最容易识别的正性表情,一般能唤起被试对象愉快的情绪,孤独症患儿与正常幼儿对高兴表情大多表现积极的情绪反应,考虑孤独症患儿可能不存在对高兴面部表情的识别问题。但孤独症组和对照组对其他面部表情的反应存在明显的不同。对照组对悲伤、愤怒及恐惧等负性表情多表现中性或消极情绪,对高兴表情的积极情绪评分明显高于其他表情,尤其高于悲伤和恐惧表情。对高兴表情的消极情绪评分则明显低于愤怒和恐惧表情,对悲伤和惊讶表情的消极情绪评分明显低于恐惧表情。而孤独症组对各种情绪表情的自身情绪反应(包括积极和消极反应)差异均无统计学意义,对各种情绪表情均表现淡漠,或对负性面部表情表现为对高兴表情同样的积极情绪反应。在负性情绪中,情绪类别的二维结构说明愤怒与恐惧是同时具有高唤起和不愉快特性的两种情绪,悲伤是低唤起的负性情绪[18]。在婴幼儿期,正常儿童能从面部表情中识别基本的情绪,并开始分类各种情绪状态。因此,不同的情绪表情引起婴幼儿的情绪反应有所不同。而本研究中孤独症患儿对负性情绪表情表现明显反常,暗示他们不能分类这些负性情绪表情,更不能理解这些表情的情绪意义。

本研究不能证实孤独症的选择性情绪识别缺陷假说,因本研究显示孤独症患儿不仅对恐惧表情的视觉注意减少,对其他情绪表情的视觉注意也减少。而且,孤独症患儿对各种情绪表情的自身情绪反应差异无统计学意义,尤其对负性表情表现明显积极的情绪反应,说明孤独症患儿不仅对恐惧表情的感知存在损害,感知和理解其他负性情绪表情也存在缺陷。婴儿出生后就偏爱面部表情,并优于其他刺激,从而可以更多地注意面部表情信息,但婴儿识别表情的能力相对较弱,以后随着年龄的增长而快速发展[20]。这种进步主要归因于相应的认知和知觉能力的发展,还有随着时间推移不断地练习和暴露的结果[21]。婴幼儿对面部表情的偏好被认为是由皮质下视觉系统介导,将信息从视网膜传到上丘,然后到丘脑神经核,最后到杏仁核[22]。有假说认为孤独症患儿在出生早期皮质下视觉系统可能仅是杏仁核的异常引起对社会刺激如面部表情的注意损害,继而阻止了梭状回面孔区介导的面部加工技能的发育,由此导致孤独症患儿早期就开始表现面部表情的总体加工缺陷[23]。本研究结果在行为学水平支持了该假设,显示孤独症患儿存在对面部表情的总体认知缺陷,尤其不能理解负性表情的情绪意义。孤独症情绪感知障碍导致明显的交流困难,从而不能适应社会。综上,本研究结果提示孤独症患儿在早期不仅对面部表情的视觉注意减少,对面部表情的感知也存在缺陷,尤其对各种负性情绪表情理解困难,这可能与孤独症在生命早期杏仁核的发育异常有关,但需要更进一步的神经影像学和神经解剖学研究证实。

本研究的不足之处和局限性:①本研究给幼儿观看的面部情绪表情是电脑屏幕上静止的图片,幼儿对静态面部情绪表情图的反应与其在实际的社会互动中对他人的面部情绪表情的反应可能是不同的。因此本研究反映的仅是孤独症患儿对静止面部表情的反应,对动态的面部表情反应有待设计其他合适的试验进行论证。②程度不同的孤独症患儿在表情认知方面的反应可能也有所不同,但由于年龄较小的孤独症患儿难以评价其疾病严重程度,本研究未对孤独症患儿进行疾病分度或分类,因此不能区别出程度不同患儿的表情认知特征,有待以后结合更完善的评价体系进一步研究。③本研究从行为学水平初步探讨正常幼儿和孤独症患儿对不同情绪表情的行为反应,没有采用视觉追踪技术或脑电生理及神经影像学技术来探究儿童行为反应背后潜在的神经生理机制,将在以后相关的研究中加以深化。

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