眼睛注视：独特的还是不独特的？

作者：林志成 作者单位：北京大学心理学系，北京 100871       【摘要】  　　眼睛注视作为面孔信息的一个重要成分，越来越多的研究表明其具有特殊的心理学性质。文章从眼睛注视的特殊性出发，综述了眼睛的特殊形态、心理学功能与面孔识别在机制上的独立性，并重点阐述了其在反射性注意中的行为、电生理和脑成像研究，最后探讨了眼睛注视在心理理论、情绪及自我方面的研究。

【关键词】  眼睛注视　社会认知　社会性注意　空间注意

　　随着心理学的发展，研究者越来越重视实验的生态效应。伴随着社会认知及社会认知神经科学的发展，眼睛注视（eye gaze）的研究越来越受重视。虽然最近几十年来对面孔表情（facial expression）的研究远远多于面孔中其他的社会性信息，比如，性[1,2]或者眼睛注视[3]，但是近些年来大量的心理学和神经科学的研究却集中在眼睛注视上。Ganel等人（2005）认为，这是由于面孔表情虽可以提供许多社会交流的信息，但眼睛注视的对象是理解面孔表情的重要背景信息[4]，因此这方面的研究不仅有利于对人类自身的理解，也促进了包括注意、情绪、知觉等方面的发展。从研究的历史看，虽然对人类眼睛的兴趣可以追溯到几个世纪以前，但真正作为心理学的研究对象却只有40年左右的历史[5]；而对其知觉、认知过程特别是其神经机制的研究则是近10年来的研究热点[6]。

    1 人类眼睛的特殊形态

    人类眼睛有着独特的形态（morphology）：面积较大的暴露在外的巩膜（sclera）与较黑的虹膜（iris）形成了较大的对比，这种亮度的高度对比与其他灵长类（primates）相比要更加显著[7]。Gibson和 Pick[8]认为巩膜与虹膜的这种高度对比有利于几何线索（geometric cues）的提取，而这些线索传统上被认为是知觉注视方向（gaze direction）的必要成分。因此，Kobayashi和Kohshima[7]认为这种特殊的形态可能是进化的产物，有利于人类种内（intraspecific）对注视方向的知觉，从而促进我们这个高度社会化的种族的联合注意（joint attention）——从发展心理学的角度看，联合注意是理解他人意图的一个重要前提。这种特殊的形态作为一种演化产物有着重要的心理学适应功能。

    2 眼睛注视的特殊心理学功能

    有关这方面的研究主要集中在20世纪的60年代到80年代左右。实际上，注视方向（gaze direction）是一个能提供大量信号值的交流频道。群体生活要求个体有理解群体里其他个体提供的信息的特殊认知能力，而眼睛注视作为社会互动的重要成分，对其正确的知觉有着重要的适应功能，其信息量大大超过了其他的非言语的身体信号，也在某些方面上超过了言语表达。眼睛注视的心理学功能具体表现在以下5个方面。

    2.1 提供信息

    这主要指的是通过对其他人的注视行为的观察而对行为者形成某种判断。眼睛注视可以用来表达对他人的态度，比如说爱，兴趣，或者愤怒等；也可以表示个体的状态，比如说专注程度、竞争力、社交技能、心理健康等；同时也可以表示情绪的强烈程度[6, 9~13]。

    2.2 维持互动

    研究表明，语言（linguistic）、超语言（paralinguistic）、身势语（kinesic）等变量对对话的先后顺序有影响。Argyle和Cook发现视觉行为影响互动[14]。眼睛注视与其他行为之间存在同步化（synchronization）；眼睛注视起到一种调整（regulatory）作用，在对话及讨论中起到一种提示轮流（turn taking）的作用。

    2.3 表达亲密

    当人们想表达一种温暖和喜欢的感觉时，眼睛注视的频率会增加；但是过高频率的注视并不一定表达亲密和喜欢[15]。Patterson认为[15]，注视最经常在非结构性（unstructured）和非评价性（nonevaluative）的互动中表达亲密。

    2.4 社会控制

    人们可以用注视表达一种社会控制（social control），比如为了表达说服、欺骗、讨好或者是为了表达一种直接的威慑和征服。另一方面，过长和无法解释的注视是一种容易引起逃避和回避的刺激，也可以导致顺从行为的出现[15,16]。

    2.5 服务任务

    服务任务（service task）有别于前面的几个功能，它更强调互动中的目标和结果，比较少受原因和动机的认知-情感评价（cognitive-affective assessment）的影响[15,16]。因此，注视可以用于对个人评价信息的寻求；当它促进交流的时候，注视也可以增进人际互动时的舒适感；视觉可视性（visual accessibility）促进教育-学习过程，有利于学生的参与和满足感；注视也可以通过促进积极意图(positive intent)的交流从而有利于形成合作。

    3 注视知觉与面孔识别在信息加工上的独立性

    有关眼睛的特殊形态和其特殊的心理学功能的研究提示了眼睛可能是一种独特的刺激（stimulus），更加有力的证据则来自注视知觉（gaze perception）和面孔识别（face recognition）的神经心理学及神经生理学研究。这方面的研究始于上个世纪的90年代。尽管面孔识别和注视知觉是面孔处理（face processing）系统的两个方面，研究者在大脑损伤的病人身上发现了面孔识别和注视知觉的分离。比如Campbell等人[17]发现了一个在注视处理（gaze -processing）测验中相对不受影响而在面孔识别测验中受到严重损伤的病人。相反的例子来自Perrett等人，他们发现了一例在注视知觉任务中严重受损而在对著名人物的面孔识别中则只稍微受到影响的病人[18]。进一步地，有关电生理和脑成像的研究表明，灵长类动物的这个系统与颞叶（temporal lobe）的颞上回（superior temporal sulcus, STS）有关[18~23]，比如单细胞记录（single-cell recording）的研究发现了在这个区域里处理人类、猴子等的注视提示（gaze cues）的细胞。Heywood 和Cowey [24]发现，在短尾猿（macaque）皮层中一旦移去这个区域会损害这些猿对眼睛注视的判断，但并不影响他们在其他面孔处理任务的表现。

    基于这些研究，Baron-Cohen[25~27]提出了一个作为“心理理解系统”（mind reading system）一部分的“神经认知机制”（neurocognitive mechanism），它包括了一系列进化而来的使得人类能够对其他个体的心理状态（mental state）进行归因的模块（modules）。他提出的眼睛侦查器（Eye Direction Detector，EDD)可以侦查眼睛或者类似眼睛的刺激的出现，可以通过虹膜相对于周围的巩膜的位置估计注视方向，也可以借此对于这个行动者（agent）的心理状态进行归因。Baron-Cohen认为，这种侦查眼睛注视方向并且利用这个信息建立联合注意的能力是儿童对心理状态概念，如渴望、意图、假装和信念等的理解——所谓的心理理论（theory of mind, ToM)——的前提。

 4 眼睛注视在反射性注意转移研究中的独特性

    眼睛注视在反射性注意转移（reflexive shift of attention）研究中的独特性是当前有关眼睛注视研究最热门的话题，新的发现层出不穷。

    4.1 传统的视觉朝向（visual orienting）研究

    通用的范式是Posner[28]提出的提示范式（cueing paradigm）：实验中先在屏幕四周或者中央呈现线索，比如在屏幕中央呈现一个箭头或者在外周亮一下，线索可以是指向目标将要出现的位置（此时称为有效线索），或者指向相反的位置（此时称为无效线索），也可以指向其他的位置（此时称为中性线索），然后再出现侦查目标，当被试发现了目标后就按键反应。大量的研究表明，在有效线索的条件下，反应时要比中性线索条件下快，称为收益效应（benefit effect）；而无效线索则相反，称为损失效应（cost effect）。这种所谓的提示效应（cueing effect）无论在明显（overt）的朝向反应下，即出现眼动的条件下[28]，还是在隐蔽（covert，即没出现眼动）的条件下，都依然存在[28,29]。这种视觉朝向现象有两种不同的机制[30~32]。一种是反射性（reflexive）机制或者说外源性（exogenous）机制，通常是在外周线索（periphery cue）的条件下出现。另一种是内源性（endogenous）机制，通常是在中央线索（central cue）的条件下出现，它的特点是比较慢并且受策略或者意愿的控制。另外，两者的区别还在于前者不受额外的记忆任务的影响而后者受影响[31]；前者不容易受抑制也比较少受紧随的视觉事件的影响[31,32]；前者的提示效应的高峰在提示-目标间隔（cue-target stimulus onset asynchronies, SOAs）约100~150ms[32,33]，且大于300ms后出现返回抑制(inhibition of return, IOR)的现象，即提示有效的条件下的反应时反而变慢了[34~38]，而后者则需要300~400ms才达到高峰，且一般情况下并不出现返回抑制的现象[32,33]。

    4.2 眼睛注视引起外源性的反射性注意转移

    这方面的研究主要围绕下面两点展开。

    4.2.1 眼睛能否引起反射性注意转移？

    由于一般来说能引起反射性注意转移的线索是外周线索，而眼睛注视引起注意转移的研究一般是把眼睛注视作为一个中央线索来研究，因此眼睛作为中央线索也能引起反射性注意转移的研究由于其新奇性而备受关注。大量的研究表明，眼睛确实能引起反射性注意转移。这主要基于以下理由：首先，它的发生时间很早。大概在线索出现100~300ms 后出现收益效应，而在1000ms后这种效应消失[10,39,40]。其次，研究发现，收益效应不仅发生在有效线索条件下，而且也发生在中性线索条件下[10,39,40]，更近的研究表明，即使是无效线索条件下，依然出现收益效应[41]。虽然有人认为这种现象可能是由于目标的突然出现而不是眼睛注视本身引起了这种反射性注意转移，但是Friesen等人（2005）最近的研究反驳了这种观点[42]。在该研究中，研究者用另一个非目标的平衡的分心物（distractor）在对称的位置与目标同时出现，以排除目标突然出现引起注意的不平衡分配，依然发现了这种收益效应。

    但是，这并不表明这种反射性注意效应完全由大脑皮层下的神经元（inferior temporal）以一种自下而上(bottom-up)的方式驱动，而完全不受自上而下(top-down)的控制过程的调控。Ristic等人（2005）发现，只有当一种不明确的刺激(ambiguous stimulus)被解释为面孔时，面孔中的眼睛注视才能引起这种反射性注意转移[43]。

    4.2.2 眼睛注视是唯一的能引起反射性注意转移的中央线索吗？

    由于这种独特的效应，Friesen和Kingstone[39]认为，这种朝向注视方向的反射性注意转移可能表明了一种只发生在生物性相关(biologically relevant)的刺激条件下的注意过程，因此，这个过程可能被专门与面孔和眼睛处理相关的脑区所促进。这个假设被Kingstone等人[44]所证实，他们发现裂脑人(split-brain patients)对于中性线索的注视，只有其专门负责面孔处理的大脑半球促使注意反射性地转向注视所指（gazed-at）的位置。但是后来的研究表明[45]，眼睛并非唯一的能引起反射性注意转移的中央线索。他们在健康儿童和成人发现，箭头也能引起这种与眼睛注视完全一样的反射性注意转移。

    4.3 眼睛注视引起反射性注意转移的独特神经机制

    有关眼睛注视引起反射性注意转移的神经机制是行为研究的进一步深入，主要集中在两方面的研究上，即事件相关电位（ERPs）和功能性核磁共振成像（fMRI）。

    4.3.1 ERPs研究

    近年来，研究者们采用ERPs研究眼睛注视引起注意转移的时间过程（time-course）[22]。与视觉的空间注意（visual spatial attention）的ERPs研究[46]一致，研究发现，在有效线索条件下，视觉纹外区（visual extrastriate）的P1 (大约120 ms) 和 N1 (大约170 ms)成分的幅度增大(amplified)，而且更重要的是，这些成分的高峰潜伏期(peak latency)更加快，表明眼睛注视加速了对于注视位置的视觉加工[22]。这个结果的独特性在于，在有效的、符号性的提示线索（比如说箭头[47]）或者在持续性注意范式下(sustained attentional paradigms) [48]，这种注意效应（attentional effects）一般只是导致视觉早期成分幅度增大，而高峰潜伏期不变[46,49,50]。因此可以说，眼睛注视在引起注意转移上是一种特殊的线索，调节随后的早期视觉加工，虽然箭头也能引起反射性注意转移[45]。有人认为这种效应可能只是由于线索的运动造成的，而非眼睛注视的方向引起的，因为以往的这方面的ERPs研究中采用的是动态眼睛注视线索（dynamic eye gaze cue）：屏幕中眼睛先注视被试500ms，然后转向某个位置。但是最近的研究反驳了这种观点。Schuller[51]采用了与行为研究一样的静态眼睛注视线索（static eye gaze cue）也发现了这种效应。

    4.3.2 fMRI研究

    大量的研究表明，上丘（superior colliculus）对于眼动和基于外周线索的反射性注意转移有着重要的作用。这是传统的反射性注意的神经基础，一种皮层下的系统。随着中央线索也能引起反射性注意转移的证据的积累，研究者开始探讨这种特殊的反射性注意究竟是由传统的皮层下系统所调控，还是由一种新的系统。Friesen 和 Kingstone [39]认为，这种新的反射性注意转移有着新的神经基础，反映了专门处理面孔和眼睛的颞叶(temporal cortex)神经元和专门处理空间注意转移的顶叶(parietal cortex)神经元的交互作用。这是一种由皮层系统所调控的新的系统。Hooker等人[52]发现，当眼睛注视提供的是社会性的有意义的空间信息时，颞上回激活；当眼睛注视提示的情绪性的事件时，杏仁核（amygdala）对此起促进作用[23, 53~58]。随着箭头被证明也能引起反射性注意转移，眼睛并非唯一的能引起反射性注意转移的中央线索后，关于眼睛是否特殊的问题再次引起争论。Ristic等人[45]根据裂脑人[44]的研究认为，眼睛与箭头所引起的反射性注意转移有着不同的神经机制，眼睛注视引起的反射性注意由专门处理面孔加工的大脑右半球所负责，而箭头引起的反射性注意由两个半球共同负责。Kingstone等人[59]的研究证明了这一点。他们发现，眼睛注视所引起的反射性注意转移由右半球的STS所控制。

    5 小结

    从上文可以看出，眼睛注视具有独特的心理学特性：在形态上，眼睛具有与其他动物所不同的独特形态；在功能上，眼睛具有其他人体器官所没有的特殊微妙的心理学功能；另外，注视知觉还与面孔识别在信息加工上具有独立性；值得一提的是眼睛注视作为视觉线索虽然并不是唯一的能引起注意的反射性转移的中央线索，但是与其他线索有着不同的生理机制，其在ERPs引起的高峰潜伏期更快，而且与其他线索不同的是，它能够激活右半脑的STS区。

    关于眼睛注视的研究越来越受重视，从早些的对眼睛注视的功能的研究到最近对其认知机制和神经机制的研究，使得人类对这方面问题的理解越来越深刻。事实上，眼睛注视除了在反射性注意转移研究得比较多以外，有关其与心理理论的关系的研究也备受关注，研究者多着重于研究联合注意。联合注意指的是两个个体（通常是小孩和大人）由于一个个体检查、监视或者追随另一个个体的注意而使得两个个体同时注意同一个物体的过程[60]。其研究的重要性在于眼睛注视是建立联合注意的重要线索，而联合注意作为早期的社会认知能力，对语言、社会等能力的发展有很大的影响，是心理理论能力的重要方面[25]。最近，有关面孔表情与眼睛注视的关系也开始进入研究者的视角[4, 61]。以后的研究除了进一步研究注意、心理理论和面孔表情以外，还可以从自我与他人的角度进行研究，将眼睛注意作为研究自我与他人的手段将会对推动这方面的研究起很大的推动作用。对于面孔中的眼睛注视，自我与他人所引起的神经反应可能是不一样的。

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