鄧曉紅 李 婷 薛 超 J.Peter Rosenfeld 盧 洋 王 瑩 展小飛 鄢閣俊 歐陽丹

(1 湖北大學(xué)師范學(xué)院心理學(xué)系,武漢 430062,中國)

(2 美國西北大學(xué)心理學(xué)系,埃文斯頓 IL60201,美國)

1 前言

目前,測謊技術(shù)在我國被用于犯罪偵查、民事糾紛調(diào)查及公司雇前調(diào)查等領(lǐng)域,但我國理論界和實務(wù)部門對測謊結(jié)論的法律地位未能達成一致,測謊結(jié)論的科學(xué)性問題一直是它難以獲得認可的原因,因此,需不斷提高測謊技術(shù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性,促使測謊結(jié)論能早日進入司法證據(jù)體系。

隱藏信息測試(concealed information test,CIT)是一種具有較高內(nèi)部效度的心理生理測謊方法,通過檢測受測者是否有對犯罪相關(guān)信息的記憶來判斷其是否對犯罪案件知情(Lu et al.,2017)。早期的CIT 主要測量心率、呼吸和皮膚電反應(yīng)等自主神經(jīng)系統(tǒng)(autonomic nervous system,ANS) 指標(biāo)(ANS-CIT)。盡管ANS-CIT 的研究取得了令人矚目的成績,但一些研究結(jié)果之間尚存在分歧(Ben-Shakhar,2012),測試結(jié)果易受反測謊的影響(Meijer et al.,2014)。Rosenfeld 等人(1988)將P300引入 CIT 后,誕生了事件相關(guān)電位(event-related potential,ERP) CIT 測謊技術(shù)(ERP-CIT)。

CIT 測試結(jié)果可作為日本刑事法庭采信的證據(jù)(Osugi,2018),但西方國家很少使用CIT,主要原因是CIT 容易將無罪知情者(通過看電視新聞、讀報紙、目擊犯罪現(xiàn)場等途徑知道犯罪相關(guān)信息的無辜者)誤判為有罪者(Bradley et al.,2011)。另外,采用CIT 檢測出真正的罪犯時,一些罪犯會狡辯說自己沒有犯罪,而是通過看電視、讀報紙等途徑知道了犯罪相關(guān)信息,所以才被檢測為有罪。因此,CIT要廣泛應(yīng)用于司法實踐,需要不斷提高對有罪者和無罪知情者的鑒別力和正確檢測率。

以往一些研究者嘗試采用ANS-CIT 區(qū)分有罪者和無罪知情者。在兩項早期的研究中,主試讓無罪知情組被試在與犯罪無關(guān)的情境中獲悉犯罪相關(guān)信息,并控制欺騙對實驗結(jié)果的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),可區(qū)分有罪組被試和無罪知情組被試(Giesen &Rollison,1980;Stern et al.,1981),但這兩項研究沒有設(shè)置無罪不知情組被試,無罪知情組被試也不知道獲悉的信息與犯罪有關(guān)。

隨后,Bradley 和Warfield (1984)改進了上述兩個實驗,設(shè)置了一個有罪組、三個無罪知情組(目擊者組、從媒體獲悉犯罪相關(guān)信息的無罪知情組、與被害人接觸獲悉犯罪相關(guān)信息的無罪知情組)和一個無罪不知情組。讓三個無罪知情組分別通過不同途徑了解犯罪相關(guān)信息。為提高生態(tài)學(xué)效度,使有罪組被試給予否定回答時是欺騙反應(yīng),無罪知情組被試給予否定回答時是誠實反應(yīng),他們將標(biāo)準(zhǔn)CIT范式改成 GAT 范式,將強調(diào)犯罪相關(guān)信息的被動疑問句(如“某先生是被刀殺死的嗎？”)改為強調(diào)犯罪行為的主動疑問句(如“是你用刀殺死了某先生嗎？”)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),有罪組和無罪不知情組的正確檢測率均為100%,目擊組和從媒體獲悉犯罪相關(guān)信息的無罪知情組的正確檢測率均為75%,與被害人接觸獲悉犯罪相關(guān)信息的無罪知情組的正確檢測率僅為25%。Elaad 和Ben-Shakhar (1989)重新分析了Bradley 和Warfield (1984)的研究數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),將三個無罪知情組合并時,檢測無罪知情組的假陽性率超過50%。后來,Bradley 等人(1996)發(fā)現(xiàn),使用標(biāo)準(zhǔn)CIT 提問方式時,由于無罪知情組被試給予否定回答時是欺騙反應(yīng),增大了對犯罪相關(guān)信息和犯罪無關(guān)信息反應(yīng)之間的差異,因此,檢測無罪知情組被試的假陽性率高達90%。當(dāng)使用GAT 提問方式時,由于無罪知情組被試給予否定回答時是誠實反應(yīng),因此,檢測無罪知情組被試的假陽性率下降,但仍有50%。另外,Gamer (2010)發(fā)現(xiàn),有罪組和無罪知情組被試對犯罪相關(guān)信息的反應(yīng)沒有差異,如果無罪知情組被試能記住犯罪細節(jié),他們就很可能在GAT 測試中被判為有罪。當(dāng)被試對犯罪相關(guān)信息進行深度加工且有通過測試的動機時,標(biāo)準(zhǔn)CIT 和GAT 都無法有效區(qū)分有罪者和無罪知情者。

由于ANS-CIT 無法有效區(qū)分有罪者和無罪知情者(Nahari &Ben-Shakhar,2011),一些學(xué)者開始嘗試使用 ERP-CIT 鑒別有罪者和無罪知情者(Winograd &Rosenfeld,2014;Rosenfeld,Ozsan,et al.,2017)。

在ERP-CIT 中,一般都會呈現(xiàn)探測刺激(即犯罪相關(guān)信息,如被偷戒指)和無關(guān)刺激(即犯罪無關(guān)信息,如手表、耳環(huán)、手鏈、手鐲等),測量的指標(biāo)通常為 P300,反映對熟悉刺激的再認加工(Rosenfeld,2011)。小概率的探測刺激在大概率無關(guān)刺激的序列中呈現(xiàn)。例如,發(fā)生戒指被盜案件后,如果需要在一些犯罪嫌疑人中找到偷盜者,可以進行ERP-CIT 測試。在一系列無關(guān)刺激(手表、耳環(huán)、手鏈、手鐲、項鏈、胸針)組成的序列中,以大約14%的概率隨機呈現(xiàn)探測刺激(戒指)。由于有罪者(偷盜者)具有對戒指的記憶,大腦會對“戒指”產(chǎn)生反應(yīng),探測刺激會比無關(guān)刺激誘發(fā)更高的P300 波幅;而無罪不知情者(不知道犯罪相關(guān)信息的無辜者)在兩類刺激誘發(fā)的P300 波幅之間的差異不顯著。通過比較Bootstrap 抽樣后探測刺激與無關(guān)刺激P300 波幅的差異來判斷某受測者是否知道犯罪相關(guān)信息,從而推斷其是否為“有罪者”,即進行個體診斷。一般來說,在0.9 以上的置信水平,如果Bootstrap 抽樣后探測刺激P300 的波幅顯著大于無關(guān)刺激P300 的波幅,就可推斷這個受測者為“有罪者”(Davydova et al.,2020;Deng et al.,2016;Lu et al.,2017;Sai et al.,2020;Zheng et al.,2019;)。

早期的ERP-CIT 為三刺激范式(Rosenfeld et al.,1988),包括目標(biāo)刺激、探測刺激和無關(guān)刺激。在每個試次中,隨機呈現(xiàn)三種刺激中的任何一種,要求被試對探測刺激、無關(guān)刺激按同一個鍵做反應(yīng),對目標(biāo)刺激按另一個鍵做反應(yīng)。在這種范式中,被試既要進行外顯的目標(biāo)刺激和非目標(biāo)刺激的辨別任務(wù),還要進行內(nèi)隱的探測刺激的覺察任務(wù),目標(biāo)刺激和探測刺激會競爭注意資源,有可能降低P300波幅和測謊的敏感性(Rosenfeld et al.,2008)。另外,這種范式容易出現(xiàn)反測謊,即被試為了干擾測試而采取的一些措施(Honts et al.,1996;Rosenfeld,2011),如呈現(xiàn)無關(guān)刺激時偷偷做出身體或心理的特殊反應(yīng),此時的無關(guān)刺激就變成了隱蔽的目標(biāo)刺激,無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 波幅會增高,導(dǎo)致探測刺激的P300 波幅不一定會顯著大于無關(guān)刺激P300的波幅,就無法做出正確的個體診斷。

為了克服三刺激范式存在的問題,Rosenfeld 等人(2008)設(shè)計了復(fù)合反應(yīng)范式(complex trial protocol,CTP)。在CTP 測試中,每個試次的第一部分隨機呈現(xiàn)探測刺激或無關(guān)刺激,要求被試看到探測刺激或無關(guān)刺激時按同一個鍵做反應(yīng),表示“我看到了”;第二部分隨機呈現(xiàn)目標(biāo)刺激(數(shù)字串“11111”)或非目標(biāo)刺激(“22222”,“33333”,“44444”或“55555”),要求被試看到目標(biāo)刺激或非目標(biāo)刺激時按不同的鍵做反應(yīng)。由于第一部分是覺察任務(wù),被試在注意力不集中的情況下也可完成,故需要設(shè)置第二部分,要求被試完成辨別任務(wù)以維持其注意力。另外,將對探測刺激和無關(guān)刺激的覺察與對目標(biāo)刺激和非目標(biāo)刺激的辨別在時間上進行分離,可以使探測刺激獲得更多的注意資源,提高探測刺激誘發(fā)的 P300 波幅,使 CTP 能有效抵抗反測謊(Rosenfeld et al.,2008;Rosenfeld et al.,2018)。測量P300 的CTP 檢測有罪者的正確率達90%以上,檢測無罪不知情者的假陽性率低于10%,鑒別有罪者和無罪不知情者的ROC 曲線下面積(area under the curve,AUC)大于0.9 (Hu et al.,2012;Rosenfeld et al.,2013)。但迄今為止,在學(xué)術(shù)期刊上公開發(fā)表的采用ERP-CTP 區(qū)分有罪者和無罪知情者的論文僅檢索到2 篇。

Winograd 和Rosenfeld (2014)要求有罪組被試完成模擬偷竊戒指的任務(wù),無罪知情組被試通過指導(dǎo)語得知戒指失竊,無罪不知情組被試通過指導(dǎo)語得知有件物品失竊。結(jié)果發(fā)現(xiàn),P300-CTP 檢測有罪組的正確率為100%,檢測無罪知情組的假陽性率為 69%,區(qū)分有罪組和無罪不知情組的AUC 為0.956,但區(qū)分有罪組和無罪知情組的AUC 僅為0.654。Rosenfeld,Ozsan 等人(2017)的另一項CTP研究發(fā)現(xiàn),有罪組和無罪知情組被試探測刺激誘發(fā)的P300 波幅均顯著大于無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 波幅,但該研究沒有報告有罪組和無罪知情組的正確檢測率。顯然,這兩項研究區(qū)分有罪者和無罪知情者的效果均不理想,主要原因是采用的范式都是CTP,測量的指標(biāo)均為反映對熟悉刺激再認加工的P300(Rosenfeld,2011),而有罪者和無罪知情者都知道犯罪相關(guān)信息,均能再認出探測刺激,故測量P300指標(biāo)的CTP 容易將無罪知情者誤判為有罪者。

由上可見,只有利用有罪者和無罪知情者心理活動的差異,改良經(jīng)典CTP,才有可能找到鑒別他們的有效ERP-CTP,為今后開展現(xiàn)場研究及CIT 能廣泛應(yīng)用于司法實踐奠定基礎(chǔ)。而有罪者和無罪知情者對犯罪相關(guān)信息自我參照加工的程度可能存在差異。例如,在一起盜竊案件中,罪犯偷竊了一枚戒指,親身經(jīng)歷了偷竊過程,有可能對戒指等犯罪相關(guān)信息進行與自我表征相聯(lián)系的自動化加工即自我參照編碼(Northoff et al.,2006),經(jīng)自我參照編碼的信息為自傳體信息(Cabeza &Jacques,2007;Hu et al.,2015;Northoff et al.,2006),可引起較大的自我參照效應(yīng)(Yang et al.,2019)。而無罪知情者通過看見別人佩戴這枚戒指或者看過這枚戒指的廣告等途徑得知犯罪相關(guān)信息,不會產(chǎn)生較大的自我參照效應(yīng),因為個體認為某物品歸自己所有時,才會對該物品產(chǎn)生自我參照編碼,并在隨后的再認過程中出現(xiàn)自我參照的加工活動(Turk,2011)。早期后部負電位(early posterior negativity,EPN)可反映自我參照加工程度(Klein et al.,2015;Li et al.,2019)。研究表明,“與我有關(guān)”的信息會比“與他人有關(guān)”的信息誘發(fā)更高的EPN 波幅(Li et al.,2019)。在枕顳區(qū),與自我相關(guān)的面孔比他人面孔誘發(fā)更高的EPN 波幅(Klein et al.,2015)。

因此,本研究對經(jīng)典CTP 進行改良,設(shè)計出可以同時測量EPN 和P300 指標(biāo)的基于自我參照編碼的CTP,探討該范式能否有效鑒別有罪者和無罪知情者、有罪者和無罪不知情者。在基于自我參照編碼的CTP 中,每個試次的第一部分隨機呈現(xiàn)探測刺激或無關(guān)刺激,第二部分隨機呈現(xiàn)目標(biāo)刺激(自己姓名)或非目標(biāo)刺激(他人姓名),要求被試在兩個部分看到刺激時均做“與我有關(guān)”和“與我無關(guān)”的反應(yīng)。

我們預(yù)測:給有罪組被試呈現(xiàn)探測刺激時可出現(xiàn)自我參照效應(yīng),給無罪知情組和無罪不知情組被試呈現(xiàn)探測刺激時不會出現(xiàn)自我參照效應(yīng);EPN 區(qū)分有罪者和無罪知情者的鑒別力優(yōu)于P300,P300區(qū)分有罪者和無罪不知情者的鑒別力優(yōu)于EPN,基于自我參照編碼的CTP 能有效區(qū)分有罪者和無罪知情者。

2 研究方法

2.1 被試

招募湖北大學(xué)本科生56 名,有罪組、無罪知情組和無罪不知情組分別有2 名、3 名、3 名被試因探測刺激誘發(fā)的腦電波疊加段數(shù)低于30 段而被剔除,最終每組16 名被試。三組被試的年齡分別為20.13 ± 2.19 歲、21.56 ± 2.63 歲和20.25 ± 2.11 歲,三組被試年齡差異不顯著,

F

(2,45)=1.88,

p

=0.164。所有被試的視力或矯正視力正常,無身體和精神疾病,無精神藥物使用史。本研究獲湖北大學(xué)師范學(xué)院倫理委員會批準(zhǔn),實驗前被試需簽署知情同意書,實驗后獲得30 元報酬。

2.2 實驗設(shè)計

3 (組別:有罪組、無罪知情組、無罪不知情組)× 2 (刺激類型：探測刺激、無關(guān)刺激)的兩因素混合實驗設(shè)計。組別為被試間變量,刺激類型為被試內(nèi)變量。因變量為反應(yīng)時、P300 波幅及潛伏期、EPN波幅。

2.3 實驗材料

探測刺激為有罪組被試偷的戒指,無關(guān)刺激為其它6 種首飾(手表、耳環(huán)、手鏈、手鐲、項鏈、胸針),全部首飾的垂直和水平視角約為 4.37° ×3.94°。目標(biāo)刺激為被試自己的名字,非目標(biāo)刺激為其他人的名字,全部名字的水平和垂直視角約為4.11° ×1.41°。實驗前詢問被試全部無關(guān)刺激以及他人名字對其有無特殊意義。如果被試回答說某無關(guān)刺激或他人名字對其有特殊意義,則需要更換無關(guān)刺激或他人名字。經(jīng)Photoshop 處理后,保持圖片和圖片之間、名字和名字之間亮度和對比度一致。

2.4 實驗程序

各組被試完成測試前的實驗任務(wù)后,再接受CTP 測試,測試結(jié)束后進行實驗后測。

2.4.1 測試前的實驗任務(wù)

有罪組:主試一要求被試偷偷潛入一個辦公室,在柜子中找到一個首飾盒,偷走首飾盒里的戒指,看清戒指后將其藏到一個安全隱秘的地方,然后回到實驗室。主試一告知被試,辦公室里的其他人不知道他/她在做實驗,要求被試偷東西時盡量避免被抓住。一旦被抓住,要及時聯(lián)系主試一幫助澄清事實。當(dāng)被試打開首飾盒時,辦公室里的其他人可能會問“你在干什么？”。在這種情況下,被試要撒謊說“我在幫別人拿東西”。如果被試沒有說謊而是回答“我在做實驗”,主試一會終止其實驗。

無罪知情組:要求被試進入一個辦公室,幫主試一從柜子里的首飾盒中取回一枚戒指。被試看清戒指后,需將戒指帶回實驗室。主試一告知被試,辦公室里的其他人不知道他/她在做實驗。當(dāng)被試打開首飾盒時,辦公室里的其他人可能會問“你在干什么？”。在這種情況下,被試要回答“我在做實驗”。如果被試沒有回答“我在做實驗”,主試一會終止其實驗。

無罪不知情組:要求被試進入一個辦公室,幫助主試一從柜子里的首飾盒中取回一張明信片(首飾盒里沒有戒指),看清明信片后,將明信片拿回實驗室。主試一告知被試,辦公室里的其他人不知道他/她在做實驗。當(dāng)被試打開首飾盒時,辦公室里的其他人可能會問“你在干什么？”

。

在這種情況下,被試要回答“我在做實驗”。如果被試沒有回答“我在做實驗”,主試一會終止其實驗。

2.4.2 CTP 測試

主試二對被試進行CTP 測試,通過指導(dǎo)語告訴三組被試：“剛才辦公室里發(fā)生了盜竊案,有件貴重物品被偷了。有人告訴我你去過辦公室,因此你是犯罪嫌疑人,需要檢測你是否偷了那件物品。如果測試結(jié)果顯示你無罪,你會得到200 元獎金;如果測試結(jié)果顯示你有罪,你將得不到獎金。如果你偷了某物品,該物品就與你有關(guān);如果你沒偷某物品,即使見過或拿過它,它仍然與你無關(guān)。如果你偷了某物品,電腦上呈現(xiàn)它的圖片時,你要否認這件物品與你有關(guān),否則你會被檢測為有罪,得不到獎金。如果你沒偷任何物品,要根據(jù)真實情況按鍵,才會被檢測為無罪,才能得到獎金。另外,在測試中要集中注意力,盡量看清每張圖片和名字,主試會隨時停止測試8～10 次,詢問你最后看到的首飾是什么。如果回答錯誤兩次以上,就會終止你的測試”。

測試開始時,先呈現(xiàn)一個注視點“+”1500 ms。在每個試次的第一部分隨機呈現(xiàn)探測刺激或無關(guān)刺激300 ms (探測刺激 :無關(guān)刺激=1 :6),要求被試看到刺激時,如果認為“與我有關(guān)”按左手鼠標(biāo)左鍵,認為“與我無關(guān)”按左手鼠標(biāo)右鍵;在每個試次的第二部分隨機呈現(xiàn)目標(biāo)刺激(自己姓名)或非目標(biāo)刺激(他人姓名) 300 ms (目標(biāo)刺激 :全部非目標(biāo)刺激=1 :1) (Rosenfeld,Ward,et al.,2017),要求被試看到姓名時,如果認為“與我有關(guān)”按右手鼠標(biāo)左鍵,如果認為“與我無關(guān)”按右手鼠標(biāo)右鍵。按鍵反應(yīng)在被試間進行平衡。每個試次的實驗流程圖見圖1。不同種類試次的數(shù)量見表1,整個測試共392個試次,持續(xù)約26 分鐘。

表1 不同種類試次的數(shù)量

圖1 一個試次的實驗流程示例圖

2.4.3 實驗后測

為保證有罪被試/無罪知情被試完成測試前實驗任務(wù)時的確記住了所偷/所拿物品,在CTP 測試結(jié)束后需要對他們進行實驗后測,詢問所偷/所拿物品的名稱、主要材質(zhì)、主要顏色、大概值多少錢等。如果被試的回答明顯不合情理,這名被試的數(shù)據(jù)不納入統(tǒng)計。56 名被試中,沒有人因回答不合理而被剔除。

2.5 EEG 記錄

采用德國Brain Product 公司基于國際10-20 系統(tǒng)的腦電設(shè)備,用BrainAmp 放大器、Ag/AgCl 電極記錄腦電數(shù)據(jù),電極與頭皮之間的電阻保持在5 kΩ以下。接地電極是AFz,參考電極是FCz。眼電電極一個貼于被試右眼框下側(cè)1 cm 處,另一個貼于左眼外眥1 cm 處,分別記錄垂直和水平眼電。采樣率為500 Hz,放大器記錄濾波帶通范圍為0.01～100 Hz。

離線分析采用Visual Brain Analyzer 2.0 完成,參考電極轉(zhuǎn)換為雙側(cè)乳突電極,數(shù)字濾波IIR 設(shè)置為0.1～30 Hz,斜率為24 db/Oct,并濾除50 Hz 市電,采用獨立成分分析法矯正眼電。波幅大于± 75 μV被視為偽跡而被剔除。為保證ERP 的信噪比,所有被試在矯正眼電和剔除偽跡后,每種條件下的疊加平均段數(shù)應(yīng)超過30 段,若低于30 段,則剔除該被試的數(shù)據(jù)(Lu et al.,2017)。

2.6 數(shù)據(jù)處理

2.6.1 波幅及潛伏期

P300 波幅和潛伏期:由于Pz 處P300 的波幅最大且峰峰法檢測隱藏信息的敏感性較高(Rosenfeld,2011;Rosenfeld,2019),本研究采用峰峰法測量Pz處探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 波幅。以刺激出現(xiàn)前的200 ms 為基線,選取300～650 ms 中最正的100 ms 段的平均電位作為P300 的基峰值,以此減去650～1300 ms 中最負的100 ms 段的平均電位,就得到P300 波幅。300～650 ms 中最正的100 ms段的中點為P300 波峰出現(xiàn)的時間位置,P300 的潛伏期為刺激出現(xiàn)到該位置的時長。

EPN 波幅:由于EPN 波幅的差異在頭皮枕顳區(qū)最明顯(Klein et al.,2015),因此,本研究測量P7、P8 處的EPN 波幅?；谙嚓P(guān)文獻(Wieser et al.,2014;Klein et al.,2015)和本研究的總平均波形圖和腦地形圖,選取刺激出現(xiàn)后250～350 ms 時間窗內(nèi)的平均波幅作為探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 波幅,刺激出現(xiàn)后170～270 ms 時間窗內(nèi)的平均波幅作為名字誘發(fā)的EPN 波幅。因為EPN 為負波,所以,波幅值越小,波幅越大。

2.6.2 組間分析

2.6.3 個體診斷方法

在以往大量ERP-CIT (CTP)測試中,需通過個體診斷推斷每名被試是否為“有罪者”或是否在撒謊,此時需回答一個問題:這名被試探測刺激和無關(guān)刺激 P300 波幅的差異大于零的概率是否大于

90%？(Rosenfeld &Donchin,2015;Rosenfeld et al.,2016)。由于每名被試疊加平均后的探測刺激和無關(guān)刺激P300 波幅的差異(P3DF)只有一個數(shù)據(jù),且每名被試無法重復(fù)接受CTP 測試,故無法進行差異檢驗。另外,通過

t

檢驗直接比較疊加平均前探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 波幅,這種方法敏感性較低(Rosenfeld et al.,1991)。因此,以往測量P300 指標(biāo)的CIT (CTP)研究通常采用Bootstrap 抽樣法。一般來說,在0.9 以上的置信水平,如果某受測者Bootstrap 抽樣后探測刺激誘發(fā)的P300 波幅顯著大于無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 波幅,可推斷該受測者為“有罪者”(Davydova et al.,2020;Deng et al.,2016;Klein Selle et al.,2017;Lu et al.,2017;Sai et al.,2020;Zheng et al.,2019)。與此類似,本研究采用的EPN 個體診斷標(biāo)準(zhǔn):在0.9 以上的置信水平,如果某受測者 Bootstrap 抽樣后探測刺激誘發(fā)的EPN 波幅顯著大于無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 波幅,可推斷該受測者為“有罪者”。個體診斷需要獲得BSDF-P300 和BSDF-EPN 的分布,并計算BSIT-P300和BSIT-EPN。

BSDF-P300:Bootstrap 抽樣后探測刺激與無關(guān)刺激P300 波幅的差異。對每名被試的腦電波疊加平均前,從所有探測刺激的腦電波中有放回地隨機抽取n1 段(n1 等于探測刺激腦電波的有效段數(shù)),然后對抽出的n1 段腦電波疊加平均,就得到一個Bootstrap 抽樣后探測刺激P300 的波幅;同樣,從所有無關(guān)刺激的腦電波中有放回地隨機抽取n2 段(n2 等于所有無關(guān)刺激腦電波的有效段數(shù)乘以探測刺激與無關(guān)刺激的比值,通常n1 約等于n2),然后對抽出的n2 段腦電波疊加平均,就得到一個Bootstrap 抽樣后無關(guān)刺激 P300 的波幅,這樣就能得到一個Bootstrap 抽樣后探測刺激與無關(guān)刺激P300 波幅的差值。重復(fù)上述過程1000 次,可得到一個Bootstrap抽樣后探測刺激與無關(guān)刺激P300 波幅差值的分布,1000 個差值的平均值即為BSDF-P300。

BSDF-EPN:Bootstrap 抽樣后無關(guān)刺激與探測刺激在P7、P8 兩個電極點的平均EPN 波幅的差異。合并P7 和P8 兩個電極點的腦電波數(shù)據(jù)并計算平均值,對平均值進行Bootstrap 抽樣。得到Bootstrap抽樣后無關(guān)刺激與探測刺激平均EPN 波幅差值分布的過程同上,1000 個差值的平均值即為BSDF-EPN。

BSIT-P300:Bootstrap 抽樣后探測刺激P300 波幅大于無關(guān)刺激 P300 波幅的次數(shù)。在 1000 次Bootstrap 抽樣中,如果探測刺激P300 波幅大于無關(guān)刺激P300 波幅的次數(shù)超過900 次(BSIT-P300 ＞900),可認為該被試為“有罪者”。

BSIT-EPN：Bootstrap 抽樣后探測刺激平均EPN 波幅大于無關(guān)刺激平均EPN 波幅的次數(shù)。在1000 次Bootstrap 抽樣中,如果探測刺激平均EPN波幅大于無關(guān)刺激平均EPN 波幅的次數(shù)超過900次(BSIT-EPN ＞ 900),可認為該被試為“有罪者”。

3 結(jié)果

3.1 反應(yīng)時

3.1.1 探測刺激和無關(guān)刺激的反應(yīng)時

剔除每名被試錯誤反應(yīng)的反應(yīng)時以及每種條件下± 3 個標(biāo)準(zhǔn)差之外的極端值,共剔除了4.32%的反應(yīng)時數(shù)據(jù)。對反應(yīng)時進行2 (刺激類型:探測刺激、無關(guān)刺激) × 3 (組別:有罪組、無罪知情組、無罪不知情組)的兩因素重復(fù)測量方差分析,結(jié)果表明:刺激類型主效應(yīng)不顯著,

F

(1,45)=1.59,

p

=0.214,探測刺激(548 ms,[511,585])和無關(guān)刺激(541 ms,[502,580])反應(yīng)時之間的差異不顯著;組別主效應(yīng)不顯著,

F

(2,45)=2.35,

p

=0.107,有罪組(599 ms,[534,664])、無罪知情組(502 ms,[437,568])和無罪不知情組(531 ms,[466,596])反應(yīng)時之間的差異不顯著;刺激類型與組別之間的交互作用不顯著,

F

(2,45)=0.16,

p

=0.855。

3.1.2 自己名字和他人名字的反應(yīng)時

3.2 探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的P300

圖2 為三組被試探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 的總平均ERP。

圖2 三組被試探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 的總平均ERP

3.2.1 P300 的潛伏期

3.2.2 P300 的波幅

圖3 三組被試探測刺激與無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 的潛伏期(圖3a)和波幅(圖3b) (圖中誤差線為 ± 1 倍的標(biāo)準(zhǔn)誤)

3.2.3 BSDF-P300

3.2.4 BSIT -P300

3.3 探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN

3.3.1 探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 波幅

圖4 為三組被試P7、P8 電極點探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 的總平均ERP。

圖4 三組被試探測刺激與無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 的總平均ERP

3.3.2 BSDF-EPN

3.3.3 BSIT -EPN

3.4 個體診斷

3.4.1 基于探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的P300 所做的個體診斷

如前所述(見2.6.3),如果某受測者BSIT-P300 ＞900,可認為該受測者為“有罪者”。根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn),有罪組、無罪知情組和無罪不知情組分別有13 名、12 名和1 名被試被檢測為“有罪者”。對“有罪者”的檢出率進行卡方檢驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn):組別主效應(yīng)顯著,χ(2,

N

=48)=22.32,

p

＜ 0.001。事后比較發(fā)現(xiàn),有罪組與無罪知情組“有罪者”的檢出率無顯著性差異,χ(1,

N

=32)=0.18,

p

=0.669;有罪組“有罪者”的檢出率顯著高于無罪不知情組,χ(1,

N

=32)=18.29,

p <

0.001;無罪知情組“有罪者”的檢出率顯著高于無罪不知情組,χ(1,

N

=32)=15.68,

p

＜0.001。

3.4.2 基于探測刺激和無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 所做的個體診斷

如前所述(見2.6.3),如果某受測者BSIT-EPN ＞900,可認為該受測者為“有罪者”。根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn),有罪組、無罪知情組和無罪不知情組分別有7 名、2 名和1 名被試被檢測為“有罪者”。對“有罪者”的檢出率進行卡方檢驗,結(jié)果表明:組別主效應(yīng)顯著,χ(2,

N

=48)=7.83,

p

=0.020。事后比較發(fā)現(xiàn),有罪組“有罪者”的檢出率顯著高于無罪知情組,χ(1,

N

=32)=3.87,

p

=0.049;有罪組“有罪者”的檢出率顯著高于無罪不知情組,χ(1,

N

=32)=6.00,

p

=0.014;無罪知情組與無罪不知情組“有罪者”的檢出率之間無顯著性差異,χ(1,

N

=32)=0.37,

p

=0.544。

3.5 ROC 曲線下的面積

為明確P300 和EPN 指標(biāo)區(qū)分有罪者、無罪知情者和無罪不知情者的鑒別力,繪制操縱者特征曲線(receiver operating characteristic curve,ROC)并計算P300 和EPN 指標(biāo)的ROC 曲線下面積(area under the curve,AUC)。AUC 值越大,表明區(qū)分效果越好(Lee et al.,2007)。

圖5a 是BSIT-P300 的ROC 曲線。BSIT-P300鑒別有罪組和無罪不知情組的AUC 為0.922,顯著大于0.5,

p

＜ 0.001;BSIT-P300 鑒別無罪知情組和無罪不知情組的AUC 為0.859,顯著大于0.5,

p

＜ 0.05;BSIT-P300 鑒別有罪組和無罪知情組的 AUC 為0.605,與0.5 之間的差異不顯著,

p

＞ 0.05 (見表2)。圖5b 是BSIT-EPN 的ROC 曲線。BSIT-EPN鑒別有罪組和無罪知情組的AUC 為0.721,顯著大于0.5,

p

＜ 0.05;BSIT-EPN 鑒別有罪組和無罪不知情組的AUC 為0.770,顯著大于0.5,

p

＜ 0.05;BSITEPN 鑒別無罪知情組和無罪不知情組的AUC 為0.516,與0.5 之間的差異不顯著,

p

＞ 0.05 (見表2)。

表2 P300 和EPN 的AUC

圖5 BSIT-P300 (圖5a)和BSIT-EPN (圖5b)的ROC 曲線(對角線表示隨機水平0.5)

3.6 自己名字和他人名字誘發(fā)的EPN 波幅

圖6 為三組被試自己名字和他人名字誘發(fā)的EPN 的總平均ERP。由圖可見,在P7、P8 電極點,刺激呈現(xiàn)后的170～270 ms 內(nèi)出現(xiàn)了EPN。

圖6 三組被試自己名字和他人名字誘發(fā)的EPN 的總平均ERP

對P7 和P8 電極點自己名字與他人名字誘發(fā)的EPN 波幅的差異進行配對樣本

t

檢驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn):P7 電極點EPN 波幅的差異(0.47 ± 1.04 μV)顯著小于P8 電極點EPN 波幅的差異(0.92 ± 1.03 μV),

t

(47)=-2.46,

p

=0.017,95% CI=[-0.82,-0.08],Cohen’s

d

=0.44。

4 討論

由于經(jīng)典CTP 檢測的是犯罪嫌疑人識別犯罪相關(guān)信息時產(chǎn)生的生理反應(yīng),因此,通常很難區(qū)分有罪者和無罪知情者(Winograd &Rosenfeld,2014)。本研究試圖解決這一問題,設(shè)計了一種新的基于自我參照編碼的CTP。

4.1 基于自我參照編碼的CTP 與經(jīng)典CTP 的區(qū)別

在基于自我參照編碼的CTP 中,第一部分隨機呈現(xiàn)探測刺激或無關(guān)刺激,第二部分隨機呈現(xiàn)自己姓名或他人姓名,均要求被試做“與我有關(guān)”或“與我無關(guān)”的反應(yīng)。被試被告知:“如果你偷了某物品,電腦上呈現(xiàn)它的圖片時,你要否認這件物品與你有關(guān),否則你會被檢測為有罪,得不到獎金。如果你沒偷任何物品,要根據(jù)真實情況按鍵,才會被檢測為無罪,才能得到獎金?！痹谶@種情況下,有罪組被試為了不被檢測出來而獲得獎金,看見探測刺激時會做“與我無關(guān)”的反應(yīng)(撒謊),看見無關(guān)刺激時也會做“與我無關(guān)”的反應(yīng)(誠實);無罪知情組和無罪不知情組被試看見探測刺激或無關(guān)刺激時都會如實做“與我無關(guān)”的反應(yīng)。可見,這些反應(yīng)與真正測謊時受測者的反應(yīng)一致,具有較高的生態(tài)學(xué)效度。但由于三組被試在第一部分均做“與我無關(guān)”的反應(yīng),不集中注意力也能完成這個簡單的覺察任務(wù),因此,基于自我參照編碼的CTP 設(shè)置了第二部分的辨別任務(wù),主試還隨時停止測試8～10 次,檢查被試是否看清了每張圖片和名字,保證被試在整個測試過程中能集中注意力。另外,本研究創(chuàng)新性地將經(jīng)典CTP 第二部分的目標(biāo)刺激(“11111”)或非目標(biāo)刺激(“22222”,“33333”,“44444”或“55555”)改為目標(biāo)刺激(自己名字)或非目標(biāo)刺激(他人名字),不僅可維持被試的注意力,由于被試在第一部分和第二部分均做“與我有關(guān)”和“與我無關(guān)”的反應(yīng),可避免任務(wù)轉(zhuǎn)換消耗被試的注意資源,提高測謊的準(zhǔn)確性。

4.2 有罪組的探測刺激產(chǎn)生自我參照效應(yīng)

我們預(yù)期,給有罪組被試呈現(xiàn)探測刺激時可出現(xiàn)自我參照效應(yīng),給無罪知情組和無罪不知情組被試呈現(xiàn)探測刺激時不會出現(xiàn)自我參照效應(yīng)。

研究結(jié)果證實了實驗預(yù)期,我們發(fā)現(xiàn):有罪組探測刺激誘發(fā)的EPN 波幅顯著高于無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 波幅;無罪知情組和無罪不知情組探測刺激與無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 波幅之間的差異不顯著。原因如下:(1) 有罪組被試去辦公室偷戒指,親身經(jīng)歷了偷竊過程,對戒指進行了與自我表征相聯(lián)系的自動化加工即自我參照編碼(Northoff et al.,2006)。另外,主試二通過指導(dǎo)語告訴有罪組被試“如果你偷了某物品,該物品就與你有關(guān)”。因此,盡管有罪組被試對探測刺激做的是“與我無關(guān)”的欺騙反應(yīng),仍然激活了與自我相關(guān)的探測刺激的表征,產(chǎn)生了明顯的自我參照效應(yīng)。(2) 無罪知情組被試被要求去辦公室?guī)椭髟囈蝗』亟渲?他們知道這枚戒指是別人的,而個體只有加工屬于自己的物品時才表現(xiàn)出較大的記憶優(yōu)勢(Cunningham et al.,2013),并產(chǎn)生自我參照效應(yīng)(Kalenzaga et al.,2015)。另外,主試二還通過指導(dǎo)語告訴無罪知情組被試:“如果你沒偷某物品,即使見過或拿過它,它仍然與你無關(guān)”。因此,給無罪知情組被試呈現(xiàn)探測刺激時不會產(chǎn)生明顯的自我參照效應(yīng)。(3) 無罪不知情組被試不知道犯罪相關(guān)信息,犯罪相關(guān)信息對他們也無特殊意義,所以,給他們呈現(xiàn)探測刺激時,不會產(chǎn)生自我參照效應(yīng)。

本研究反應(yīng)時與腦誘發(fā)電位的結(jié)果可相互印證。我們發(fā)現(xiàn),三組被試探測刺激和無關(guān)刺激反應(yīng)時之間的差異均不顯著。這主要是因為:(1) 一方面,給有罪組被試呈現(xiàn)探測刺激時產(chǎn)生了自我參照效應(yīng),有罪組被試對探測刺激的反應(yīng)速度應(yīng)該快于無關(guān)刺激。但另一方面,有罪組被試看見探測刺激時,需要做“與我無關(guān)”的欺騙反應(yīng)才能不被檢測出來,此時存在認知和反應(yīng)沖突,對無關(guān)刺激做“與我無關(guān)”的誠實反應(yīng)時不存在認知和反應(yīng)沖突,這又會導(dǎo)致有罪組被試對探測刺激的反應(yīng)速度慢于對無關(guān)刺激的反應(yīng)速度。兩方面因素的影響相互抵消,有罪組被試探測刺激與無關(guān)刺激反應(yīng)時之間的差異就不顯著。(2) 另一方面,給無罪知情組和無罪不知情組被試呈現(xiàn)探測刺激時沒有產(chǎn)生自我參照效應(yīng)。另外,這兩組被試對探測刺激和無關(guān)刺激做“與我無關(guān)”的誠實反應(yīng)時,均不存在認知和反應(yīng)沖突。因此,這兩組被試探測刺激與無關(guān)刺激反應(yīng)時之間的差異均不顯著。

4.3 基于自我參照編碼的CTP 能有效鑒別有罪者和無罪知情者

在司法實踐中,調(diào)查人員有時需利用測謊方法鑒別有罪者和無罪不知情者,有時需鑒別有罪者和無罪知情者。如果一個范式既可以有效鑒別有罪者和無罪不知情者,又可以鑒別有罪者和無罪知情者,那么,用這個范式測謊就非常方便。

雖然以往研究表明,測量P300 的經(jīng)典CTP 區(qū)分有罪者和無罪不知情者的鑒別力可達 0.956(Winograd &Rosenfeld,2014),但基于自我參照編碼的CTP 不同于經(jīng)典CTP,這個范式區(qū)分有罪者和無罪不知情者的鑒別力需要明確。因此,本研究進行了基于 P300 的個體診斷,診斷標(biāo)準(zhǔn)是:重復(fù)Bootstrap 抽樣過程1000 次時,探測刺激P300 波幅大于無關(guān)刺激P300 波幅的次數(shù)需要超過900 次(BSIT-P300 ＞ 900),才可診斷該受測者為“有罪者”(Davydova et al.,2020;Deng et al.,2016;Lu et al.,2017;Sai et al.,2020;Zheng et al.,2019)。另外,基于自我參照編碼的CTP 還測量了EPN,參照P300的研究經(jīng)驗,我們設(shè)定了基于EPN 的個體診斷標(biāo)準(zhǔn):重復(fù)Bootstrap 抽樣過程1000 次時,如果探測刺激平均EPN 波幅大于無關(guān)刺激平均EPN 波幅的次數(shù)超過900 次(BSIT-EPN ＞ 900),就可診斷該受測者為“有罪者”。

我們預(yù)測:EPN 區(qū)分有罪者和無罪知情者的鑒別力優(yōu)于P300,P300 區(qū)分有罪者和無罪不知情者的鑒別力優(yōu)于EPN,基于自我參照編碼的CTP 能有效區(qū)分有罪者和無罪知情者。研究結(jié)果證實了這些實驗預(yù)期。

我們發(fā)現(xiàn),BSIT-P300 鑒別有罪組和無罪不知情組的AUC 為0.922,顯著高于機會水平(0.5),這表明盡管基于自我參照編碼的CTP 不同于經(jīng)典的CTP,但P300 仍然可以很好地鑒別有罪組和無罪不知情組。BSIT-P300 鑒別有罪組和無罪知情組的AUC 為0.605,與機會水平之間的差異不顯著,檢測無罪知情組的假陽性率達到75% (12/16),這表明 P300 無法有效區(qū)分有罪組和無罪知情組。BSIT-P300 鑒別無罪知情組和無罪不知情組的AUC 為0.859,顯著高于機會水平,這表明P300 容易將無罪知情組誤判為有罪組。由上可見,在基于自我參照編碼的CTP 中,如果使用P300 進行個體診斷,該范式的檢測效果與Winograd 和Rosenfeld(2014)使用經(jīng)典CTP 檢測的效果基本一致。

而使用EPN 進行個體診斷時,BSIT-EPN 區(qū)分有罪組和無罪不知情組的AUC 僅為0.770,顯著高于機會水平,對有罪者和無罪不知情者的鑒別力明顯弱于P300。但BSIT-EPN 鑒別無罪知情組和無罪不知情組的AUC 為0.516,與機會水平之間的差異不顯著,這表明EPN 不容易將無罪知情者誤判為有罪者。更重要的是,BSIT-EPN 鑒別有罪組和無罪知情組的AUC 為0.721,顯著高于機會水平,檢測無罪知情組的假陽性率下降至12.5% (2/16),這表明 EPN 區(qū)分有罪者和無罪知情者的鑒別力優(yōu)于P300,這個檢測效果優(yōu)于迄今為止在學(xué)術(shù)期刊上公開發(fā)表的采用ERP-CTP 區(qū)分有罪者和無罪知情者的兩項研究(Rosenfeld,Ozsan,et al.,2017;Winograd &Rosenfeld,2014)。

當(dāng)然,我們要注意,雖然EPN 對有罪組和無罪知情組的鑒別力只有0.721,但是今后有極大的提升空間。原因如下:(1) 本研究中的有罪組被試不是真正的罪犯,他們在普通的實驗室中完成模擬犯罪任務(wù),沉浸感、喚醒度和卷入度不高,對戒指的自我參照編碼程度低于在仿真或真實犯罪現(xiàn)場中的編碼程度。(2) 本研究僅以圖片形式呈現(xiàn)探測刺激,如果能將探測刺激圖片與自我相關(guān)的句子聯(lián)合呈現(xiàn),有可能進一步提高有罪組被試的自我參照編碼程度(Hu et al.,2015)。(3) 本研究中的無罪知情組被試得知犯罪相關(guān)信息的途徑是去辦公室?guī)椭髟嚾』亟渲?雖然他們知道戒指是別人的,主試也告訴他們“如果你沒偷某物品,即使見過或拿過它,它仍然與你無關(guān)”,但他們畢竟親自去辦公室拿過戒指,因此,給這類無罪知情者呈現(xiàn)探測刺激時,仍有可能誘發(fā)一定程度的自我參照效應(yīng)。但給通過其他途徑(看電視新聞、讀報紙、目擊犯罪現(xiàn)場等)得知犯罪相關(guān)信息的無罪知情者呈現(xiàn)探測刺激時,產(chǎn)生自我參照效應(yīng)的可能性較小,基于自我參照編碼的CTP 鑒別有罪者和這些無罪知情者的鑒別力應(yīng)該高于0.721。

綜上所述,使用基于自我參照編碼的CTP 測謊時,如果需要鑒別有罪者和無罪不知情者,建議使用P300;如果需要鑒別有罪者和無罪知情者,建議使用EPN。

當(dāng)然,本研究設(shè)置的有罪組被試完成模擬犯罪任務(wù)后立即接受測試,但在現(xiàn)實生活中,許多罪犯往往不是立即被抓獲,時間延遲是否會對罪犯犯罪相關(guān)信息的自我參照效應(yīng)產(chǎn)生影響有待研究。

4.4 不同類型的自我相關(guān)信息產(chǎn)生自我參照效應(yīng)的腦機制可能不同

本研究發(fā)現(xiàn),P7電極點探測刺激誘發(fā)的EPN 波幅顯著高于無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 波幅,P8 電極點探測刺激與無關(guān)刺激誘發(fā)的EPN 波幅之間的差異不顯著,這表明探測刺激誘發(fā)的自我參照效應(yīng)在左側(cè)枕顳區(qū)比較明顯。這與Klein 等人(2015)的研究結(jié)果不一致,他們發(fā)現(xiàn),與自我相關(guān)的面孔刺激誘發(fā)的自我參照效應(yīng)在右側(cè)枕顳區(qū)比較明顯。有趣的是,本研究對P7 和P8 電極點自己名字與他人名字誘發(fā)的EPN 波幅的差異進行配對樣本

t

檢驗后發(fā)現(xiàn),P7 電極點EPN 波幅的差異顯著小于P8 電極點EPN波幅的差異,這表明名字誘發(fā)的自我參照效應(yīng)在大腦右側(cè)枕顳區(qū)比較明顯,這與Klein 等人(2015)的研究結(jié)果一致。

這些結(jié)果似乎表明,自己的名字與面孔屬于相同類型的自我相關(guān)信息,而探測刺激不同于自己的名字和面孔,不同類型的自我相關(guān)信息產(chǎn)生自我參照效應(yīng)的腦機制可能不同,這有待于今后進一步驗證。

5 結(jié)論

基于自我參照編碼的CTP 能有效鑒別有罪者和無罪知情者。使用該范式測謊時,如果只需要鑒別有罪者和無罪不知情者,推薦采用P300 做個體診斷;如果需要鑒別有罪者和無罪知情者,推薦采用EPN 做個體診斷。