研究揭示面部表情识别内在机制破解“察言观色”背后的科学密码

  人类的情绪识别能力并不是单一由先天或后天决定的，而是两者共同作用的结果。这一发现为长期以来的“先天与后天”之争提供了新视角，揭示了遗传和环境在情绪识别中的不同作用。

  表情是人们传递情绪、沟通交流的重要方式。“察言观色”看似是自然而然的事情，但你是否思考过，为什么人们能识别不同的面部表情？这一功能的内在机制是什么？

  为探究这一问题，中国科学院心理研究所认知科学与心理健康全国重点实验室蒋毅团队和中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所戴辑团队开展合作研究。团队通过人类双生子研究设计，利用行为、功能核磁共振成像（fMRI）等技术，结合猕猴在体电生理记录，跨物种研究了面部情绪感知的遗传性和神经基础。这一研究深化了对情绪识别功能内在机制的认识，并为探究孤独症谱系障碍等社会认知障碍的致病机理提供了线索。

  情绪识别的进化之谜

  目前，学界认为，面部表情识别包含基本情绪的识别和复合情绪的识别。“6种基本情绪包括快乐、恐惧、悲伤、愤怒、惊讶和厌恶。这些情绪通常可以通过特定的面部表情特征表现出来，比如微笑、瞪眼、皱眉等。”蒋毅介绍，除了基本情绪外，人们还可以识别内疚、羞愧等更复杂的情绪。这些情绪通常由多种基本情绪组合而成，表达方式更加微妙和多样化。比如当一个人羞愧时，可能表现为脸红，也可能表现为眼神飘忽不定。

  人们很早就开始了对面部表情识别的探索和研究。达尔文在《人类和动物的表情》一书中指出，人类的表情是在进化中保留下来的，是天生的、固有的，且能被全人类所理解。当代一些学者的研究为这一观点提供了证据。例如，心理学家埃克曼等对不同国家和地区的被试者呈现关于不同情绪面孔的照片，并要求他们进行分辨。结果显示，基本表情的识别具有全球一致性，即使在与世隔绝的文化中也是如此。

  有关研究还发现，识别基本情绪的能力早在婴儿期就开始显现。除了人类，猴子也具有识别面部表情的能力。这些证据表明，面部表情识别能力很可能是不断进化而来的。

  随着fMRI、脑电图（EEG）等神经科学技术的发展，研究人员开始探索面部情绪识别的大脑机制。“相关研究表明，杏仁核等脑区在情绪识别中起着关键作用。”中国科学院心理研究所研究员王莉解释，杏仁核是情感脑区，在进化上保守、受遗传调控，并且猴子等非人类物种也有这一脑区。

  “我们可以合理假设面部表情识别可能由基因塑造，并在灵长类动物大脑中形成了固有神经回路。”王莉说，然而，要进一步明确面部表情识别能力究竟是由遗传因素决定的，还是主要通过后天社会经验习得的，还需通过实验来回答。

  采用双生子研究方法

  王莉介绍，实验设计采用了经典的双生子研究方法。在实验中，被试对象分别为同卵双生子、异卵双生子。两者受环境影响大致相同，但不同的是遗传结构——同卵双生子之间基因完全相同，异卵双生子之间则有50%相同。“基于同卵双生子比异卵双生子共享更多的基因而非环境这一特点，我们可以估算出基因和环境对该变量个体差异的贡献。”王莉说。

  研究中被试者的任务是，在实验中观看一系列情绪面孔图片，并辨别这些面孔的情绪是快乐还是恐惧。“通过Morph软件，我们将这些情绪面孔沿着一个连续变化的维度进行融合。0%和100%的融合水平分别对应典型的快乐面孔和恐惧面孔，50%的融合水平则对应两种情绪等比例混合的面孔。”王莉介绍。

  接着，研究人员再基于这些面孔生成不同空间频率的面孔类别，让被试者识别面孔表达的不同情感。王莉解释，空间频率是情绪面孔加工中非常重要的一个基本视觉属性。低空间频率情绪面孔主要涉及面部情绪的整体特征，用于对情绪的快速而粗略的感知，可以帮助人们在短时间内识别潜在的威胁或积极信号。高空间频率情绪面孔主要包含局部的精细特征，能够帮助人们更精确地理解他人的情感状态。“通过这种方式，研究人员可以探究不同空间频率信息在面部情绪识别中的作用。”王莉说。

  此外，研究团队还对部分被试者大脑杏仁核进行fMRI扫描，考察面孔情绪识别能力与杏仁核的功能、结构之间的遗传关联。

  遗传与环境共同调控

  通过一系列实验，研究团队发现，面部情感识别能力既受到遗传因素的调控，也受到环境因素的影响。具体来说，低空间频率情绪面孔的识别能力主要通过进化获得，且受先天和遗传模块的调控，而高空间频率情绪面孔的识别能力则在成长过程中通过学习获得。“这提示我们，人类的情绪识别能力并不是单一由先天或后天决定的，而是两者共同作用的结果。这一发现为长期以来的‘先天与后天’之争提供了新视角，揭示了遗传和环境在情绪识别中的不同作用。”王莉说。

  同时，这一发现为理解面部情感识别的个体差异提供了新见解。“这特别有助于解释为什么某些人在面部情感识别能力方面比较差，并为研究孤独症谱系障碍等社会认知障碍的成因提供了重要线索。”王莉告诉记者，孤独症谱系障碍等社会认知障碍疾病患者的面部情感识别能力常常受损，该研究为开发针对这些障碍的诊断和干预措施提供了理论依据。未来还需进一步考察孤独症病人在低空间频率和高空间频率面孔情绪信息加工中的差异，从而为诊断和干预提供更多实验依据。

  王莉说，人类情绪识别领域尚有很多未解之谜。例如，生命体的运动也携带着重要的情绪信息，如挥手、跳跃等。尤其当距离较远，面孔情绪信息难以获得时，人们对于他人情感状态的推测通常更多依赖于生物运动这一情绪线索。“我们未来将考察不同情绪线索之间的共同加工机制，进行多模态情感识别研究，这将有助于在复杂的社会情境中更全面地理解个体的情感状态。”王莉说。