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能否通过儿童面部模仿表现检测孤独症?
更新时间:2024-01-19   点击次数:239次

当我们在社交互动中想要互相理解时,往往会下意识或主动模仿对方的面部表情。这种面部模仿不仅有助于对话的进行,还有利于获得更好的同理心与情感理解(Holland et al., 2021

那么,当面部模仿能力受损时会发生什么呢?

有这样一群孩子,他们能看见却不愿与你对视,会说话却很难和你交流,能听到却总是充耳不闻……仿佛来自于一个遥远而孤独的星星,独自在自己的世界中闪烁。这是患有孤独症谱系障碍的孩子,而他们就存在一定面部模仿能力的缺陷。

来自华东师范大学心理与认知科学学院的研究团队针对患有孤独症谱系障碍(ASD)的儿童6种基本情绪的面部表情的自动与主动面部模仿行为进行了研究,并探讨了心智理论(ToM)、执行功能(EF)与孤独症症状强度与面部模仿强度的关系Liu et al., 2023。这为未来量化孤独症儿童的综合症表现提供了来自面部表情方面的指示,也为孤独症儿童社交功能障碍的理论机制提供了新的思路。

孤独症患者的面部模仿能力
孤独症谱系障碍(ASDAutism Spectrum Disorder,是一种以社会交往和情感能力障碍为特征的发育障碍,伴有兴趣限制和重复性行为。典型孤独症的核心症状主要体现为在社会性和交流能力、语言能力、仪式化的刻板行为三个方面同时都具有本质的缺损。而随着临床上的逐渐发现,很多患者未必在三个方面都有明显的缺损(比如未必有刻板的行为),但是在社会性和交流能力方面还是有比较明显的缺陷。因此,互惠社会互动的缺陷是关键的诊断方面,包括对社会信号的理解和产生。

在社会交往中,人们往往会模仿他人的面部表情,称为“面部模仿",这被认为是许多重要的社会认知功能的基础,因此,它一直是孤独症谱系障碍研究的关键。临床上,非典型面部模仿与严重的社交功能障碍密切相关。然而,关于孤独症谱系障碍(ASD)儿童面部模仿能力的研究结果并不一致许多发展心理学研究表明,孤独症患者的面部模仿能力存在缺陷,而也有研究发现,孤独症患者具有完好无损的面部模仿能力。

总之,面部模仿问题是否是孤独症谱系障碍的核心缺陷,以及它们与社会认知的关系如何,目前仍未有统一明确的答案。


面部模仿的影响因素
对于面部模仿,有两个方面的影响因素值得注意。

首先,是面部模仿的类型。面部模仿可以分为两种:自动主动型。自动面部模仿是快速、自发且无意识的,它就这样发生了,无需思考;而主动型面部模仿是指有意识地将注意力集中在模仿他人的面部表情,这种模仿比较缓慢且更费力。过往研究发现,孤独症患者在主动型面部模仿时准确性较低,而在自动型面部模仿时无显著差异。

此外,面部表情所包含的情绪类型也会影响面部模仿的能力。过往研究表明,孤独症儿童在主动型面部模仿时对快乐和愤怒表情的模仿强度更高。

因此,基于过往研究,本研究假设,孤独症儿童在面部模仿方面没有整体性的缺陷,而仅在特定类型上存在缺陷,即可能只在自动面部模仿存在障碍,而在主动型模仿中没有障碍;此外,孤独症儿童的面部模仿能力可能因不同情绪而异。换句话说,孤独症儿童可能会以非典型的方式模仿面部表情,而无法进行面部模仿。

如何测量面部模仿能力?
研究不同情绪下自动和自主面部模仿的最佳方法是什么?

一些研究利用肌电图 (EMG) 来检查特定面部肌肉的活动,肌电数据指标可以指示某种情绪(如快乐或愤怒),但仍存在一定局限:肌电图振幅变化过于细微,无法从外部观察到,因此想要量化整张脸的表情是十分困难的;另一些研究测量可观察的面部模仿时会采用主观编码(FACS)的方法,而同样存在主观性与费时费力等问题。

因此,本研究选择使用诺达思的面部表情分析系统(FaceReader借助更科学、准确且便捷的研究工具来获得六种基本情绪的分类,并完成面部动作单位的定量测量。FaceReader是基于心理学家保罗·埃克曼(Paul Ekman提出的动作单元(AU, Action Units进行表情识别与分析的,可以自动编码情绪和20个动作单元,且允许进行自定义动作单元组合,能够输出面部表情所包含的情绪成分、强度及不同情绪的比例。通过这种面部表情分析,研究者能够研究整个面部中的面部表情模仿过程。

面部模仿、心智理论和执行功能
面部模仿是一个复杂的过程,涉及自动激活、社会认知和理解驱动机制,其潜在机制需要进一步探究。因此,研究探讨了心智理论ToM, Theory of mind) 执行功能(EF , Executive Function孤独症儿童面部模仿之间的关系。

心智理论ToM是指理解自己及他人心理状态的能力,这对于社会认知发展至关重要。执行功能EF)指个体计划下一步行动或抑制行为所需的一系列高阶认知过程。因此,也是控制模仿行为的必要功能

那么,心智理论与执行功能是否对孤独症儿童的面部模仿机制存在中介作用,这是本研究同样关注的问题。


使用FaceReader进行面部表情记录与分析
研究招募了21 孤独症谱系障碍 (ASD) 儿童及 22 名正常发育TD, Typically Developing)的儿童。

为了测量面部模仿能力,实验分为三个阶段:

  1. 调整阶段:指导儿童舒适地坐在显示屏前,并确保孩子的整个面部都能被记录下来;

  2. 自动面部模仿阶段:儿童被告知他们将观看包含6 种基本情绪(快乐、悲伤、恐惧、惊讶、愤怒和厌恶)的静态彩色面部表情图片;

  3. 主动面部模仿阶段:儿童被要求观看图片的同时模仿他们看到的面部表情。


整个实验过程中,使用FaceReader记录儿童的面部表情,研究者可以利用被记录的面部表情信息衡量儿童面部模仿的精准度与强度。本研究中,研究者将面部模仿时强度的峰值与目标情绪的强度相对比,若一致,则认为是准确的模仿。

过往研究表明,FaceReader中国样本中对于面部情绪的识别率可以达到71% (Yang & Li, 2015)。新版本基于东亚人的面部表情对分类模型进行了新的训练 (>4000张图像)且应用于近期的多项研究中,获得了良好的结果分析(Cui et al, 2021; Sato et al, 2019)。因此,利用具有较高识别精度和有效性FaceReader进行研究,能够帮助研究者获得准确可靠的面部表情数据

面部模仿的强度是关键
两组被试结果表明(图1),与自动面部模仿相比,儿童的主动面部模仿更加准确,且十分有趣的是,两组面部模仿的准确性之间没有差异。这与先前研究的结果一致。

同时,结果发现(图2),孤独症儿童的自动模仿和主动模仿的强度都低于正常发育儿童,但不同的情绪会调节主动型面部模仿的表现,即在主动面部模仿时,相比于正常发育的同龄人,孤独症儿童在快乐、悲伤和恐惧情绪方面的面部模仿强度显著降低。
 
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此外,结果表明,自动型和主动型面部模仿强度均与心智理论ToM)呈显著相关,而与执行功能EF)无相关关系,且孤独症症状程度和面部模仿强度的关系受到心智理论ToM)的中介作用(图3)。

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综上结果,可能说明了准确度与强度这两个指标反映不同的面部模仿过程:自下而上与自上而下(Wang et al., 2012。研究者推测,准确度可能在一定程度上反映了“能否"的问题,这是模仿的基本能力,与自下而上的过程更相关;而强度则反映了“好与不好"的问题,是更高层次的过程,更有可能反映自上而下的加工。心智理论ToM)对孤独症症状程度与模仿强度的中介作用也能佐证这一点,即模仿的强度,而不是准确性,更有可能是由自上而下的高级心理认知过程处理的。

此外,面部模仿的前提是理解表情的意义,而心智理论ToM)反映了对他人心理状态和情绪的理解,并能够以他人的认知角度“再现",这对面部模仿至关重要。因此,心智理论ToM)为理解孤独症儿童面部模仿的基本过程提供了一个视角,这对临床干预具有重要意义。


面部模仿作为孤独症的诊断指标
那么,这样的研究结果对于帮助孤独症儿童意味着什么呢?

由于孤独症(ASD)传统上是通过经验观察和评估来识别的,例如通过游戏或活动、量表测量及问卷调查等,需要标准化的程序及专业的操作人员,存在一些局限性,完成诊断效率较低,且目前也还没有诊断ASD的生物性指标。因此,使用基于视觉的自动计算工具分析面部模仿行为可能有助于减少筛查ASD认知指标的时间和费用。

本研究结果表明,非典型面部模仿行为或许能够成为帮助完善孤独症谱系障碍诊断的额外指标。也就是说,研究儿童如何模仿面部表情可能有助于进一步了解他们的症状严重程度,尤其是社交功能障碍方面。

为了在临床环境中更好地使用这些信息,研究者建议未来的研究应侧重于更大、更多样化的被试样本,以及更动态的面部表情过程。这样,才能更好地了解患有孤独症谱系障碍的儿童在日常生活中的面部模仿能力表现及其内在机制。


参考文献
Cui, L., Sun, Q., Yu, F., Xu, J., & Wang, H. (2021). Exploring emotional dynamic within-person concordance across laboratory tasks: Moderation of between-person SES and sexual orientation. Biological Psychology, 161, 108055.
Holland, A.; O’Connell, G.; Dziobek, I. (2021). Facial mimicry, empathy, and emotion recognition: A meta-analysis of correlations. Cognition and Emotion, 35(1), 150-168.
Liu, S.; Wang, Y., Song, Y. (2023). Atypical facial mimicry for basic emotions in children with autism spectrum disorder. Autism Research, 16, 1375-1388.
Sato, W., Hyniewska, S., Minemoto, K., & Yoshikawa, S. (2019). Facial expressions of basic emotions in Japanese laypeople. Frontiers in Psychology, 10, 259.
Wang, Y., & Hamilton, A. F. (2012). Social top-down response modulation (STORM): A model of the control of mimicry in social interaction. Frontiers in Human Neuroscience, 6, 153.
Yang, C., & Li, H. (2015). Validity study on FaceReader’s images recognition from Chinese facial expression database. Chinese Journal of Ergonomics, 21(1), 38–41.



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