MeasuringemotionrecognitionbypeoplewithParkinson’sdiseaseusingeye-trackingwithdynamicfacialexpressions

使用眼動追蹤來測量帕金森氏癥患者的情緒識別一種神經退化性的疾病，影響60歲以上的人，100個人中，就有超過1個人會罹患。Introduction人類大腦控制自主運動的基底核中，其神經聚集區(qū)域的「黑質」中多巴胺分泌產生問題，大腦無法正常傳遞運動訊息，導致運動遲緩、肌肉僵硬，震抖以及平衡的干擾。帕金森氏癥Parkinson’sdisease(PD)Introduction帕金森氏癥患者會減少臉部的情緒表現(xiàn)，被稱為臉部遮蔽。(Bolognaetal.,2013;Simonsetal.,2004,2003)在帕金森氏癥患者中，受損的情緒識別可能會在社交互動和人際關系的理解、溝通上有所困難(Tickle-DegnenandLyons,2004;Woottonetal.,2018)臉部行為可透過模擬他人臉部表情來識別情感(Gallese,2009;GoldmanandSripada,2005;StelandvanKnippenberg,2008)帕金森氏癥患者中臉部行為的喪失可能會導致難以識別臉部表情的情緒(Alegreetal.,2011;Péronetal.,2012;Ricciardietal.,2017;Tickle-DegnenandLyons,2004)Introduction在模擬帕金森氏癥患者的表情中，發(fā)現(xiàn)臉部肌電圖（EMG）反應降低，這與較差的情緒識別能力一致。(Argaudetal.,2016)對負面情緒（憤怒，恐懼，悲傷和厭惡）的識別比對正面情緒（幸福/喜悅）的識別更不容易，但許多研究沒有發(fā)現(xiàn)降低情緒識別準確性的證據(GrayandTickle-Degnen,2010)男性的帕金森氏癥患者，他的情緒識別能力較弱，隨著疾病嚴重程度和認知障礙的增加而下降(Clarketal.,2008;Helleretal.,2018;Argaudetal.,2018)Introduction健康的參與者表現(xiàn)出的動態(tài)臉孔，有很好的識別能力。且當可獲得臉部動態(tài)行為的訊息時，情緒識別更快、更準確。(Haxbyetal.,2002;Landeretal.,1999,Recioetal.,2011;Trautmannetal.,2009;seeKrumhuberetal.,2013)Blaisetal.(2017)發(fā)現(xiàn)人們在觀察臉部動態(tài)刺激時，相對于靜態(tài)刺激，臉部識別準確度得到了改善，同時注視模式也發(fā)生了變化，包括總體趨勢的注視時間更長，以及眼睛和嘴巴區(qū)域的注視點較少。一項比較帕金森氏癥患者的靜態(tài)和動態(tài)臉部識別研究中，發(fā)現(xiàn)動態(tài)表情的準確性更高，這表示帕金森氏癥患者可以利用臉部表情移動的線索來促進臉部情緒的識別。(Kanetal.,2002)Introduction眼動追蹤也可以提供一個探索情緒處理差異的方法。因此，許多研究已使用這種方法來調查健康參與者和帕金森氏癥患者(e.g.,Clarketal.,2010)以及象是自閉癥和精神分裂癥患者(e.g.,Sassonetal.,2007)之間的差異。動眼的異?？赡芊从吵稣J知缺陷，特別是在視覺注意力和視覺空間的工作記憶方面(e.g.,Archibaldetal.,2013;Hodgsonetal.,2018)。帕金森氏癥患者的情緒識別準確性與注意力和工作記憶有關(Argaudetal.,2018)Introduction此研究使用眼動追蹤技術來探索具有帕金森氏癥和健康的人們，在他人臉部移動信息的靜態(tài)表情和動態(tài)表情中，情感的識別和判斷。Methods參與者：18位(男：9，女：9)平均年齡為63.2歲（±5.5）參與者繼續(xù)使用常規(guī)的多巴胺能藥物，并在適當的情況下開始測試自診斷以來的平均年數為5.9年（±5.3）帕金森氏癥評分量表(MDS-UPDRS)平均為40.1（±13.2）每日多巴胺等效劑量平均為608.2毫克（±381.7）神經病學診所和英國帕金森大學招募輕度至中度自發(fā)性帕金森氏癥患者（Hoehn-Yahr1-3期）Methods參與者：10位(男：5，女：5)平均年齡為71.0歲（±5.5）無神經損傷或疾病史視力正?；虺C正過正常對照組MethodsApparatusExperimentBuilder（2.2.1版；SRResearchLtd.）收集受測者表達的判斷反應Dataviewer（版本2.4.0.115；SRResearchLtd.）提取并匯總眼動數據Eyelink1000+眼動儀（SRResearchLtd.）

記錄眼動，參與者與530x300的顯示器相距700mmMethods含不同種族（地中海和北歐）男性和女性的影像本研究選擇了3位男性和3位女性表現(xiàn)出六種基本情緒（歡樂，悲傷，憤怒，恐懼，驚奇和厭惡）和中性表情的影像和圖像每種組合在靜態(tài)和動態(tài)版本中均顯示一次，總共進行了84次測試阿姆斯特丹動態(tài)臉部表情集(AmsterdamDynamicFacialExpressionSet)測試分為兩個部分（每個過程大約需要10-12分鐘）表情為隨機進行，并在在參與者之間平衡Methods為了檢查對特定臉部特征的視覺注意力，在眼睛和嘴巴周圍創(chuàng)建感興趣的區(qū)域(在每個區(qū)域周圍放置一個矩形)眼睛：該區(qū)域從眉毛的頂部垂直延伸到眼睛下方的等距距離，并水平延伸到臉部（不包括耳朵）嘴巴：，興趣區(qū)域從下巴的底部垂直延伸到鼻子下方，并水平延伸到臉部邊緣Step

1Step

2Step

3眼動儀9點校準(參與者坐在距離熒幕70cm的位置)參與者開始觀看，每個畫面顯示6secMethodsProcedures每個測試開始前，必須注視固定點(白色背景中央的黑色小圓圈)Step

4出現(xiàn)一個反應畫面，顯示7種可能的表達方式名稱Step

5參與者向實驗者口頭指示他們的選擇，并通過按鍵記錄反應(在10s內未反應，則測試超時)Methods計算每個測試的以下數據識別準確性注視總次數平均注視持續(xù)時間平均掃視幅度每個關注區(qū)域內注視的比例(眼、口)兩組皆有一名參與者數據沒有被收集MethodsDataanalysisPD組中的17名(男：9，女：8)對照組的9名(男：4，女：5)刪除因眨眼或頭部移動而導致數據丟失≥30％的測試MethodsDataanalysisPD組靜態(tài)測試的比例為1.3％，動態(tài)測試的比例為1.4％對照組靜態(tài)測試的比例為0.8％，動態(tài)測試則沒有剔除動態(tài)和靜態(tài)測量值的異常值MethodsDataanalysisPD組刪除了注視持續(xù)時間、掃視幅度、眼和口區(qū)域注視的比例中的其中一位參與者對照組刪除了注視持續(xù)時間中的一位參與者Result顏色表示注視這個區(qū)域所花費的時間(紅色=最長；綠色=最短)在動態(tài)影像中，對照組參與者表現(xiàn)出對某些情緒（悲傷，憤怒和厭惡）的眼部注視減少在動態(tài)影像中，兩組的嘴部注視都有增加對照組的年齡比PD組大（t（26）=2.63；p=.001）年齡與兩組中的準確性或眼球活動度均不相關(allr<0.41;p?<0.1)Result兩組的眼球行為在情感辨識準確性中，有顯著差異（F（1,26）=5.88;P=0.023;η2p?=0.18）準確性Result兩組的眼球行為準確性和情緒之間的交互作用沒有差異(F(6,156)?=?1.18;p?=?0.31;η2p?=?0.04動態(tài)（M=91.92±5.16）的表達方式比靜態(tài)（M＝89.88±7.38），有較高的識別率，他們之間也有顯著差異

(F(6,156)?=?11.25;p?<?.001;η2p?=0?.30)準確性Result恐懼(fear)的整體準確性低于除了憤怒(anger)以外的其他情緒(allp?<0.05)憤怒(anger)的整體準確性則低于愉快(joy)(p?=?.017)和驚喜(surprise)(p?=?.015)準確性Result眼球行為的準確性與對照組的眼球行為之間，有顯著的影響(MD?=?5.71;t(9)?=?3.27;p?=0.01)眼球行為的準確性與PD組的眼球行為之間，沒有顯著的影響(MD?=?0.00;t(17)<0.001;p?=?1.0)動態(tài)影像的注視次數和情緒之間有顯著的差異F(6,144)?=?3.77;p?=?.002;η2p?=?.14注視次數Result傷心sadness(t(25)?=?2.37;p?=?.026)恐懼fear(t(25)?=?3.34;p?=?.003)生氣anger(t(25)?=?3.52;p?=?.002)兩組之間有顯著差異(F(1,24)?=?24.53;p?<?.001;η2p?=?.51)注視次數減少Result當觀看動態(tài)影像時，對照組在傷心(t(25)?=?2.37;p?=?.026)、害怕(t(25)?=?3.34;p?=?.003)和生氣(t(25)?=?3.52;p?=?.002)的表情中，會減少注視次數動態(tài)影像的注視持續(xù)時間和情緒之間有顯著的差異F(6,132)?=?38.32;p?<?.001;η2p?=?.64注視持續(xù)時間Result愉悅joy(t(23)?=?3.01;p?=?.006)恐懼fear(t(23)?=?3.85;p?=?.001)驚喜surpriset(23)?=?3.19;p?=?.004)生氣anger(t(23)?=?2.78;p?=?.011)厭惡disgust(t(23)?=?2.35;p?=?.03)較長的注視持續(xù)時間兩組之間沒有顯著差異(F(1,22)?=?.48;p?=?.50;η2p?=?.02)ResultResult參與者在觀看動態(tài)影像的注視次數(M?=?12.52?±?3.36)比靜態(tài)圖像(M?=?13.21?±?3.40)還要少掃視幅度在兩組之間沒有顯著的差異(F(1,23)?=?3.64;p?=?.069;η2p?=?.13)掃視幅度Result傷心sadness(M?=?1.96,t(25)?=?3.13;p?=?.004)厭惡disgust(M?=?1.93,t(25)?=?2.89;p?=?.008)

兩組和情緒之間也沒有差異(F(6,138)?=?.89;p?=?.50;η2p?=?.037)有更大的掃視范圍驚喜surprise(M?=?2.06)動態(tài)影像的注視區(qū)域比例(M?=?.52?±?.26)低于靜態(tài)圖式(M?=?.54?±?.24)(F(1,24)?=?4.79;p?=?.039;η2p?=?0.166)注視區(qū)域比例觀看動態(tài)影像上有較低的注視區(qū)域比例Result情緒和兩組行為之間(F(6,144)?=?9.943;p?<?.001;η2p?=?.293)情緒的交互作用中(F(6,144)?=?3.50;p?=?.003;η2p?=?.13)傷心

(t(25)?=?3.50;p?=?.002)生氣(t(25)?=?2.97;p?=?.007)對于嘴巴區(qū)域，在動態(tài)影像中的注視比例(M?=?.22?±?.18)高于靜態(tài)圖像(M?=?.20?±?.16)(F(1,23)?=?13.54;p?=?.001;η2p?=?.37)Result健康成年人的對照組與靜態(tài)臉部表情相比，識別動態(tài)表情的準確率更高。與靜態(tài)臉孔相比，觀察動態(tài)時兩組的注視時間長且注視次數更少當查看動態(tài)刺激時，兩組注視嘴巴的次數較多，而兩組相比下，對照組的注視次數較少。Discussion在此研究中，描繪的情緒強度，在某些情緒有上限的作用，這可能掩蓋了PD組在行為上的潛在影響。在眼睛和嘴巴區(qū)域周圍創(chuàng)建了興趣區(qū)域，這些區(qū)域是根據這些區(qū)域在臉部（例如，