《Brain Research》：Neural processing of facial expressions: An ERP study in athletes and non-athletes
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面部表情传达情绪状态和社会意图，在人际互动中构成主要信息来源。本研究采用事件相关电位（event-related potentials, ERPs）技术，考察面部表情变化检测的神经动力学，并检验运动专长（sports expertise）是否调
专业摘要翻译：
面部表情传达情绪状态和社会意图，在人际互动中构成主要信息来源。本研究采用事件相关电位（event-related potentials, ERPs）技术，考察面部表情变化检测的神经动力学，并检验运动专长（sports expertise）是否调节表情相关的神经与行为反应。研究招募非运动员、团体项目运动员和个人项目运动员三组被试，完成注意oddball（attend-oddball）、忽略oddball（ignore-oddball）和忽略等概率（ignore-equiprobable）三种任务条件。结果显示，P1、N170和P3b成分均表现出条件特异性的表情调节效应。N170反应呈现等级模式：愤怒面孔＞快乐面孔＞中性面孔。在注意oddball条件下，愤怒偏差刺激诱发的P3b波幅显著大于快乐偏差刺激。忽略任务间的比较未支持预测误差相关的N170增强效应。本研究样本和任务条件下未观察到可靠的运动专长调节效应。这些发现表明，多阶段神经反应受表情类别强烈塑造，但运动专长在本研究条件下未显著调节面部表情加工过程。
论文解读文章
一、研究背景与问题提出
面部表情传达情绪状态和社会意图，是人类社会互动中的核心信息来源。与其它社会性线索类似，面部表情通常被优先加工。面孔携带丰富的生物学和社会信息，包括年龄、性别、种族和情绪状态，准确提取身份和情绪相关信号有助于在复杂环境中做出适当的行为反应并促进社会参与。相较于其它刺激类别，面孔更容易捕获注意，即使在任务无关条件下也倾向于被加工，而情绪性面孔往往表现出更强的注意捕获效应。
在神经机制层面，事件相关电位（event-related potentials, ERPs）凭借毫秒级的时间分辨率，为表征面部表情加工的神经动力学提供了理想手段。P1是刺激呈现后约100 ms出现的正向成分，主要分布在枕区，反映低级视觉特征的感觉编码以及由注意和刺激强度驱动的神经增益过程。N170是面孔敏感性加工的关键指标，在刺激呈现后约170 ms达到峰值，在枕颞区对面孔表现出最大负向波幅，主要反映面孔的构形和结构编码。P3成分反映注意资源分配和刺激评估，其中P3b在注意条件下出现于中央顶区，反映对罕见、任务相关事件的有意识评估和工作记忆更新。
尽管已有大量研究考察面部表情的ERP加工，但仍存在若干未解决的关键问题。其一，P1的表情效应在不同研究间结果不一致，可能受低级视觉特征和注意状态等因素影响。其二，关于面部表情加工如何在涉及注意需求和刺激概率结构的实验情境中展开，ERP证据仍然有限。其三，在预测编码理论框架下，经典oddball范式中偏差刺激同时包含低概率和不可预测性，难以区分神经反应究竟源于预测误差本身还是刺激稀有性。虽然已有研究尝试在面部表情变化检测范式中引入等概率控制条件，但要么未能匹配控制刺激与偏差刺激的刺激概率，要么采用的概率操纵不足以建立严格可比的稀有性。其四，愤怒面孔作为直接人际威胁信号，在视觉注意中常与优先检测相关联，但此前面部表情预测误差研究中未纳入愤怒面孔，威胁相关表情的预测误差机制是否成立尚不清楚。其五，运动专长是否调节面部表情加工缺乏直接ERP证据。长期训练——尤其是具有不同社会互动需求的运动项目——可能与社交情绪信息加工的差异相关联。
二、研究目的与假设
基于上述框架，本研究采用ERPs考察面部表情变化检测的神经动力学，同时检验运动专长的作用。研究设置三种任务条件以服务互补的分析目的：注意oddball条件用于考察任务相关目标检测和罕见情绪偏差刺激相对于频繁中性标准刺激的刺激评估；忽略oddball条件用于考察任务无关面部表情变化的ERP反应；忽略等概率条件提供概率匹配的控制刺激，用于在缺乏稳定预测结构的情况下评估N170反应。两个忽略条件之间的比较进一步检验情绪偏差刺激的N170反应是否相对于概率匹配控制刺激表现出预测误差相关的增强。
研究提出四项假设。H1：N170波幅预期受表情类别调节，愤怒面孔负向波幅最大，快乐面孔次之，中性面孔最小。H2：在注意oddball条件下，情绪偏差刺激预期相对于中性标准刺激诱发增强的P3b波幅，其中愤怒面孔预期比快乐面孔诱发更大的P3b波幅。H3：在两个忽略条件之间，概率匹配的情绪面孔预期在忽略oddball条件下比忽略等概率条件下诱发更负的N170波幅，反映刺激规律性违反引发的预测误差相关N170增强，且该差异预期对愤怒面孔强于快乐面孔。H4：相对于非运动员，运动员——尤其是团体项目运动员——预期在神经和行为层面表现出更强的表情相关调节。
三、研究方法
研究招募来自芬兰于韦斯屈莱地区的71名参与者，排除6名因EEG伪迹过多者后，最终样本为65人，包括17名非运动员、24名团体项目运动员和24名个人项目运动员。非运动员定义为无正式运动训练且未达到推荐体力活动水平者；团体项目运动员主要参与至少三名成员的运动项目；个人项目运动员主要参与个人运动项目且过去五年未规律参与团体运动。所有运动员均需至少五年训练经验且过去三个月持续训练。三组在性别分布、年龄和教育年限上无显著差异。
面部刺激取自卡罗林斯卡定向情绪面孔数据库（Karolinska Directed Emotional Faces, KDEF），从三名男性和三名女性身份中选取七种正面表情，其中愤怒、快乐和中性表情用于oddball条件的概率操纵。所有面部图像经Adobe Photoshop 2020处理，去除头发、颈部、衣物等非面部区域，匹配亮度、对比度和饱和度，以灰色背景呈现。
实验包含三种任务条件。忽略等概率条件呈现八种刺激类型（含打乱面孔），每类100次试验，共800次。忽略oddball条件呈现100张愤怒面孔、100张快乐面孔和600张中性面孔。注意oddball条件刺激序列与忽略oddball条件相同，但参与者需尽快对罕见愤怒和快乐面孔按键反应。两个忽略任务顺序在被试间平衡，注意oddball任务始终安排在最后。每个刺激呈现200 ms，随后500–600 ms注视交叉。EEG数据使用128通道电极帽采集，采样率1000 Hz，离线处理包括平均参考、0.1–30 Hz带通滤波和50 Hz陷波滤波，分段为刺激前100 ms至刺激后500 ms。P1在80–150 ms时间窗内量化，N170在130–210 ms内量化，P3b在350–500 ms内量化。统计分析采用JASP进行频率派和贝叶斯方差分析。
四、研究结果
4.1 任务依从性检查
两个忽略条件后的听觉故事问题准确率较高（86.2%和89.2%），表明参与者总体上遵循了听觉故事任务指令。注意oddball条件后的听觉故事问题准确率较低（21.5%），与要求注意面孔并忽略听觉故事的指令一致。任务后面孔相关问题准确率普遍较高（92.3%–100%），表明参与者意识到了任务期间呈现的面孔刺激信息。
4.2 注意oddball条件
P1波幅分析显示表情主效应显著，快乐面孔波幅显著小于愤怒和中性面孔，愤怒与中性面孔之间差异不显著。半球主效应显著，右半球波幅大于左半球。N170波幅分析显示表情主效应显著，愤怒面孔波幅显著负于快乐和中性面孔，快乐面孔显著负于中性面孔，呈现愤怒＞快乐＞中性的等级模式。半球主效应显著，左半球波幅更负。发现显著的半球×组别交互作用，但组别差异在两个半球内均不显著；非运动员表现出显著的左右半球差异，而两个运动员组未表现出显著差异。P3b波幅分析显示表情主效应显著，愤怒面孔波幅显著大于快乐和中性面孔，快乐面孔显著大于中性面孔。行为分析显示准确率无显著表情或组别效应，反应时存在显著表情主效应，对快乐面孔的反应显著快于愤怒面孔。
4.3 忽略oddball条件
P1波幅分析显示表情主效应显著，快乐面孔波幅显著小于愤怒和中性面孔，愤怒面孔显著小于中性面孔。半球主效应显著，右半球波幅更大。N170波幅分析显示表情主效应显著，愤怒面孔波幅显著负于快乐和中性面孔，快乐面孔显著负于中性面孔。半球主效应显著，左半球波幅更负。未发现显著的组别主效应或交互作用。
4.4 忽略等概率条件
N170波幅分析显示表情主效应显著，愤怒面孔波幅显著负于快乐和中性面孔，快乐面孔显著负于中性面孔。半球主效应显著，左半球波幅更负。组别主效应不显著，但贝叶斯分析对组别主效应和半球×组别交互作用提供了轶事级证据。
4.5 预测误差相关N170反应
将忽略oddball与忽略等概率条件下概率匹配的愤怒和快乐面孔N170波幅进行比较。情绪表情主效应显著，愤怒面孔波幅比快乐面孔更负。半球主效应显著，左半球波幅更负。预测性条件和组别主效应均不显著。发现显著的半球×组别交互作用，非运动员表现出显著左右半球差异，运动员组未表现出显著差异。发现显著的情绪表情×半球×预测性条件交互作用。简单效应检验显示，预测性条件的简单效应仅对右半球快乐面孔显著，表现为等概率条件比oddball条件波幅更负。愤怒面孔在两个半球均无显著预测性条件效应。这些结果表明存在条件依赖的半球模式愤怒-快乐N170差异，但未提供忽略oddball条件相对于忽略等概率条件存在预测误差相关N170增强的证据。
五、讨论与结论
研究发现多种ERP成分表现出表情类别相关的调节效应。P1在两种oddball条件下均表现出表情主效应，快乐面孔波幅小于愤怒和中性面孔，但注意与忽略条件下的完整模式不完全一致，可能反映表情相关视觉特征对早期视觉加工的影响。N170在每种任务条件分析中均表现出稳健的等级表情相关反应，愤怒面孔波幅最负，快乐面孔次之，中性面孔最小。这一结果部分符合元分析证据表明N170情绪调节在直接和非直接面孔加工任务中均存在，并进一步扩展了先前发现，表明N170对愤怒面孔的反应强于快乐面孔。P3b在注意oddball条件下呈现愤怒＞快乐＞中性的模式，与经典观点一致，即P3b反映目标评估、注意资源分配和工作记忆更新。由于情绪面孔是罕见、需反应的目标，而中性面孔是频繁、无需反应的非目标，情绪-中性差异不能解释为情绪特异性效应；愤怒-快乐比较因两种表情同为等概率目标且需相同反应而更具直接可解释性，表明在匹配概率、目标状态和反应要求下，愤怒面孔比快乐面孔诱发更强的晚期神经反应。行为层面，准确率无显著差异，反应时对快乐面孔显著快于愤怒面孔，可能反映快乐面孔的知觉显著性或其与中性标准刺激的可区分性。
关于预测误差机制，概率匹配的偏差-控制比较未提供愤怒或快乐面孔预测误差相关N170增强的证据，这与研究假设不符，也与先前研究报告的中性偏差刺激N170增强模式不同。关于运动专长，本研究样本和任务条件下未观察到可靠的专长调节效应，运动专长假设未获得支持。
研究结论：面部表情在多阶段神经加工中表现出成分特异性的调节效应，N170呈现愤怒＞快乐＞中性的稳健等级模式，P3b在目标检测中表现出对愤怒面孔的增强反应，但未发现预测误差相关的N170增强证据，也未观察到运动专长对面部表情加工的可靠调节。
