5.2 說謊時的自主神經生理反應

大腦是參與說謊的主要神經結構。大腦皮層以及皮層下核團不但參與說謊的認知加工，也參與情緒過程。近期大量的認知科學和神經生物學研究表明，認知與情緒之間相互依賴、相互影響，它們的神經機制還存在功能整合，共同構成了行為活動的基礎（Ochsner & Phelps, 2007; Pessoa, 2008）。除了中樞神經系統，外周神經系統與情緒情感體驗的關系也非常密切。外周神經系統包括傳入和傳出軀體與內臟的感覺運動神經。從中樞神經傳出到內臟的神經，主要支配內臟各器官的肌肉、腺體的活動，稱為自主神經系統。我們通常能夠自己感受到的情緒所帶來的身體變化，如血壓上升、手心出汗等，其實是自主神經系統在起作用。

5.2.1 自主神經系統簡介

自主神經系統具有較高的獨立性，不易受主觀意志支配，可以進行自主活動，因此也被稱為不隨意神經系統或植物性神經系統。自主神經系統能調節內臟和血管平滑肌、心肌和腺體的活動，由交感神經系統和副交感神經系統兩部分組成，兩者既拮抗又協調地調節內分泌、身體代謝、體溫、睡眠、血壓等生理反應。交感神經的興奮保證在應激狀態下給人體提供更多的能量，使反應更快、力量更強。副交感神經系統的作用正好相反，主要負責保持身體在安靜狀態下的生理平衡，以節省不必要的消耗。

5.2.2 情緒與自主神經系統

當前學術界普遍認同，當人受到情緒性刺激，導致情緒強度增大時，機體的生理喚醒水平也相應提高。但是，在心理學和生理學界，對于人類在不同情緒狀態下是否存在特異性的自主神經反應模式卻一直存在爭議（Kreibig, 2010）。有的心理學家認為，特定的情緒體驗對應著特定的自主神經生理反應（Ekman, Campos, & Davidson, 2013）；但是也有心理學家認為，內臟和腺體的活動非常緩慢，無法與快速形成的情緒體驗相對應（Barrett, 2006）。

人在說謊時，有兩方面的因素會引起個體情緒緊張，生理喚醒水平顯著升高。正如在5.1節介紹的，一方面因素源于說謊過程本身。由于編造說謊內容（從記憶中提取適當的信息、組織語言內容圓謊等）和控制說謊行為（控制自己的面部表情、身體姿勢來掩藏說謊的事實）需要付出的認知努力大幅增加，生理喚醒水平升高。另一方面因素源于擔心謊言敗露所帶來的負性結果而產生緊張、恐懼和焦慮。

5.2.3 說謊時的自主神經生理反應指標

1. 皮膚電

（1）皮膚電簡介

皮膚電反應（galvanic skin response, GSR）是當機體受外界刺激或情緒狀態發生改變時，其自主神經系統的活動引起皮膚內血管的舒張和收縮，以及汗腺分泌的變化，從而導致皮膚電阻發生改變的現象。通俗來講，當人們情緒緊張時，導致手心出汗，而在我們肉眼能夠觀察到出汗之前，皮膚的潮濕程度已經發生變化，并且會引起皮膚電阻的明顯下降。通常，皮膚電指標反映了個體的情緒喚醒程度，情緒強度越大，生理喚醒越強烈，皮膚電反應越大。

（2）皮膚電與測謊

早在20世紀20年代，日本心理學家就發現皮膚電在說謊后會降低，建議將皮膚電指標應用于測謊（Akamatsu, Uchida, & Togawa, 1933），甚至還對一個間諜進行了測試，這也是心理生理測謊方法在日本的第一次應用實踐。20世紀20年代到50年代，幾乎所有測謊儀都涵蓋皮膚電指標。大衛·萊克肯進一步認為采用皮膚電指標，并結合犯罪情節測試法（有關這種測試的詳細介紹請見第10章），可以較好地鑒別說謊者（Lykken, 1960）。

有研究者正在探索新的適用于皮膚電指標的心理測試范式來進行測謊研究。例如，通過條件學習結合電擊反應，增強說謊反應的皮膚電反應值，從而提高識別準確率（Tomash, 2013）。此外，采用新的皮膚電反應分析方法，如基于單試次的皮膚電反應的時間序列分析等，可能提高皮膚電指標的有效性（Bach et al., 2009）。

2. 呼吸

1913年，貝努西在羅馬的意大利心理學會議上報告了采用呼吸模式來辨別說謊的研究，并于次年發表《呼吸變化在測謊中的影響》。他還對比了自然觀察法與呼吸記錄法對說謊識別的準確性，結果發現自然觀察法的準確率接近隨機水平，而呼吸測量法則幾乎100%準確。他因此提出說謊與誠實對應的呼吸模式存在差異這一研究問題，并認為呼吸的改變與說謊時的情緒相關。

進入21世紀，依然有很多研究在探討呼吸模式與情緒的關系。例如，一項考察恐懼和悲傷兩種負性情緒的生理反應研究，關注的指標包括呼吸率、呼吸深度、呼吸停頓、呼吸抑制和呼吸周期變異，結果發現恐懼和悲傷情緒都會伴隨著呼吸周期變異的增大，其他指標則無明顯變化（Kreibig, 2007）。另外一些對壓力和抑郁進行的多指標研究也證實了呼吸反應和情緒狀態的關系（Stephens, Christie, & Friedman, 2010）。

有研究采用模擬犯罪實驗，發現呼吸線長度可以有效地甄別說謊行為（Kircher & Raskin, 1988）。后續的研究還發現呼吸偏移長度能有效地識別說謊（Kircher & Raskin, 2002）。當然，這些研究發現與使用的呼吸指標和計分方式有關（Honts & Handler, 2014）。然而也有一些研究表明，呼吸指標對說謊并不敏感。一些新的呼吸函數計算方式（Lepine et al., 2016），如結合呼吸和熱成像的分類方式，可能有助于未來更好地檢測說謊行為（Deepika et al., 2016）。

3. 心率和心率變異性

（1）心率和心率變異性簡介

心率是指每分鐘心跳的次數。健康成人在安靜狀態下每分鐘的心跳次數一般為60至100次。年齡、性別和一些生理因素會影響心率的快慢。心率變異性是逐次心跳周期差異的變化情況。目前普遍認為心率變異性可以反映自主神經系統的活性，是定量評估心臟交感神經與迷走神經張力，及其平衡性的重要指標。

（2）心率和心率變異性與測謊

一項采用模擬犯罪范式的研究發現心率變化的指標在犯罪情節測試中的探測準確率更高（Bradley et al., 1981）。值得注意的是，說謊誘發的心率反應更慢，而不是人們通常想象的那樣更快（Kircher et al., 2005, Raskin & Hare, 1978）。

研究者認為，這種心率減慢與說謊反應中對犯罪有關信息的定向反應有關（Graham & Clifton, 1966）。基于這一假設，采用模擬犯罪的范式的結果發現，在與犯罪細節有關的圖片出現5秒內，觀察到明顯的心率減慢現象（見圖5–1）（Verschuere et al., 2004）。在經典的犯罪情節測試范式中，在與犯罪相關的刺激出現的3秒左右，心率首先減慢，然后短時間內變快，而在5秒之后又開始減慢，減慢的過程可能持續10秒（Matsuda, 2009）。這與研究者認為隱瞞信息的定向——防御反應假設是一致的，即從看到犯罪相關刺激到3秒，個體對其的定向反應促使早期的心率減慢，之后產生的心率加快過程則與個體在加工犯罪相關信息后產生的防御反應有關（Hirota et al., 2009）。但是也有很多研究表明心率有效性只是略高于隨機水平（Grubin & Madsen, 2005; Bradley & Ainsworth, 1984; Podlesny & Raskin 1978）。

4. 血壓

血壓是指血管內血液對血管壁的側壓力。在測謊中常用的生理指標是動脈血壓，包括收縮壓和舒張壓，以及兩者的平均血壓。1915年，威廉·馬斯頓記錄偵訊過程中嫌疑人回答不同問題時的血壓反應，發現能很好地鑒別說謊和誠實回答。

近現代，血壓的記錄和分析已被廣泛應用于測謊實踐。壓力情況下的心血管反應與血壓增加有密切關系，說謊者的血壓平均升高12mmHg（Igosheva et al., 2007）。2015年的一項研究中，研究者先讓實驗參與者進行一個模擬盜竊的任務，再通過控制問題測試，結合血壓和其他生理指標，發現對模擬犯罪者具有較高的識別率（Honts & Reavy, 2015）。

5.皮膚溫度

皮膚溫度也是心血管反應的重要指標。早在20世紀60年代，美國軍方就開始使用紅外線掃描儀來檢測皮膚溫度進行測謊。伴隨紅外線掃描儀的應用發展，有關皮膚溫度的謊言識別研究更多地進入人們的視野。

2002年，《自然》雜志發表的一項研究采用熱成像技術，記錄實驗參與者在回答偷盜有關問題時的面部溫度反應，結果發現說謊的同時伴隨面部溫度升高（Pavlidis et al, 2002）。另一項研究采用撲克牌游戲，發現當打撲克的人準備進行有風險的說謊行為時，其面部溫度比保持誠實時的溫度更低（Panasiti et al., 2016）。

6. 瞳孔和眨眼

眼球運動的速度、眼跳距離和注視停留時間等都和個體的認知狀態有很大關系，瞳孔直徑大小與情緒也有密切關系（Bayer et al., 2017）。在與謊言相關的眼睛指標中，瞳孔大小是伴隨現代眼動技術發展最被認可的指標之一。因為在刑事測謊中，犯罪者看到作案現場的信息時會因為注意定向和情緒喚醒等產生明顯的瞳孔直徑變化。1996年的一項研究通過模擬犯罪和犯罪情節測試考察瞳孔直徑與說謊之間的關系，結果發現瞳孔直徑能較好地區分“犯罪者”和控制組（Lubow & Fein, 1996）。

另外一個較受關注的眼動生理指標則是眨眼頻率。一項研究發現說謊前的眨眼頻率會顯著降低，而在說謊反應完成后，則會伴隨眨眼頻率的增加（Leal & Vrij., 2008）。在2014年一項犯罪情節測試的研究中，實驗者詢問實驗參與者喜歡的食物、演員以及與任務有關的問題，結果發現在說謊過程中會伴隨眨眼頻率的降低（Perelman, 2014）。

相比其他指標，基于眼動指標的說謊識別有較大優勢。首先，實驗參與者因為要注意刺激，而難以反測謊。其次，相比于現代其他類測謊儀器，其數據分析和測試成本較低。

7. 皮質醇

（1）皮質醇簡介

皮質醇又名氫化可的松，是從腎上腺皮質中分泌的腎上腺皮質激素，是下丘腦–垂體–腎上腺系統的產物。下丘腦–垂體–腎上腺系統是應對壓力、應激情境的主要生理通路。當人面臨壓力或者應激情境時，也就是情緒喚醒水平升高時，情緒刺激作用于下丘腦，通過一系列復雜的生物生化反應和垂體的共同作用，促使腎上腺皮質釋放皮質醇（Putnam et al., 2005）。一般來說，皮質醇的分泌是一個相對緩慢的過程，當人們感覺到壓力或者應激情境后的5到10分鐘，血液中的皮質醇濃度仍處于或接近基線水平。到了大約10分鐘以后，血液中的皮質醇濃度才開始升高。20分鐘以后，血液中的皮質醇濃度才達到最高峰。

（2）皮質醇與測謊

皮質醇可反映人的壓力狀態，因此也被用來測謊。但是由于皮質醇反應的延遲，以及其濃度測定比較復雜，需要專門的檢測試劑盒，因此并沒有成為一個被廣泛關注的測謊指標。

8. 測謊指標的其他問題

測謊時常會綜合測試多個指標。如傳統的測謊儀，都是多指標同時記錄且通過不斷改進計分和分類模型來達到識別謊言的目的。其實不同生理指標之間會相互影響。例如，血壓、呼吸和心率等都是相互關聯的生理指標。此外，與壓力有關的肌肉顫動（ten Brinke et al., 2012）等相關生理指標，也已被應用于謊言識別研究。

此外，一些面部肌肉運動產生的生物電信號也可以用于測謊。由于人的面部表情直接反映內心情緒情感，而且人很難有意識地控制產生面部表情的肌肉運動（Ekman, 1992;Levenson et al., 1992），即使人故意壓抑，面部也會產生微表情。因此通過對臉部左側額部和皺眉肌的肌電反應監測，也能夠相對比較準確地識別人的情緒和情感狀態（Ekman & Rosenberg, 2005; Lindsey et al., 2011）。

小結

本節主要介紹個體在說謊時產生的一系列神經生理反應。當人的心理狀態發生變化時，尤其是情緒狀態發生變化時，我們的自主神經系統也會發生相應的生理變化。近代發展起來的科學測謊方法就是基于其中的自主神經生理反應，其中常用的是皮膚電、呼吸、心率、血壓等指標。雖然外周生理反應指標已經被廣泛應用于測謊領域，但是對于人在說謊時的自主神經反應模式是否會出現穩定而顯著的特征模式這個問題，現在還沒有明確答案。

思考題

1.說謊時可能產生的面紅心跳、手心出汗、呼吸急促、口干舌燥等生理反應，其背后的生理機制是什么？

2.有哪些外周神經生理指標被用于測謊？它們反映了什么心理特點？

3.說謊心理過程與交感神經和副交感神經的關系是什么？