1、神经系统的基本功能神经系统的基本功能 感觉:感觉信息的三级传递 运动:运动信息的两级下达 躯体内脏的协调:神经调节和体液调节 脑能量代谢的特点:99%用血液供应的葡萄糖第2页/共43页神经系统的高级功能 认知活动：知觉、注意、学习记忆、语言思维 情感活动：情绪、情感 意志行为的执行功能：动机、意向和执行控制 人格：性格、气质、人格特质第3页/共43页神经系统的电学现象 细胞电活动 1单位发放 2级量反应,3 神经干上的静息电位、4神经干上的动作电位 大脑电活动:1 脑电图Electroencephalogram,EEG 2 平均诱发电位Averaged evoked potentials,AE
2、P 3 脑干听觉诱发反应 4事件相关电位Event Related Potentials,ERPs第4页/共43页细胞电活动 单位发放：“全或无”的规律，阈值，调频式或数字式编码，级量反应：突触后电位、后电位、感受器电位 两类反应特性：时间、空间、传导性、总和性第5页/共43页 静息电位 细胞膜外钠离子(Na+)浓度较高，细胞膜内钾离子(K+)浓度较高，膜内外大约负70-90毫伏的电位差 第6页/共43页动作电位 去极化过程：即膜内的负电位迅速消失的过程，钠膜 反极化或超射：内的负电变为内正Na+流入细胞内的钠膜 复极化：钾膜，K+流向细胞外-70毫伏 后超级化：一90毫伏的电位(AHP)第7
3、页/共43页典型动作电位示意图第8页/共43页脑电图 EEG a波 8-13 Hz 波 14-30 Hz 波 4-7 Hz 波 0.5-3.5 Hz 节律 40-140 Hz A 阻抑反应 同步化和异步化第9页/共43页平均诱发电位 时间锁定的叠加：刺激呈现的锁定和反应出现的锁定 提高信/噪比 一组复合波，分三段：早成分（I波、II等）；中成分（N0、Na、Nb或Pa、Pb波）、晚成分（P100波等）第10页/共43页平均诱发电位组成波示意图第11页/共43页平均诱发电位的早、中成分 脑干听觉平均诱发电位：听神经瘤的早期诊断 P50 和P50 抑制 对精神疾病的早期诊断第12页/共43页平均诱
4、发电位组成波示意图Vandenbosch et al.不改变无辜者的检测准确度；今天是阴雨天么？五类测试问题都使用，它的标准排列顺序是I1，I2，SC，C 1,R 1，C2,R2，C3,R3,Sy,I3,代表性的经典实验范式：Oddball,运动:运动信息的两级下达案件情节相关的各种问题。心率和呼吸变化的阶段性2 平均诱发电位Averaged evoked potentials,AEP除了刚才讨论的问题以外，我不再问你新的问题，你相信么？王是在路8号他的住处被杀的么？去极化过程：即膜内的负电位迅速消失的过程，钠膜知情组与罪犯组都显示相似的变化规律，这与不知情组显著不同人为改变正常呼吸图谱的效果
5、平均诱发电位组成波示意图它们主要反映出心理容量有限性的生理学基础。指脉线长（Finger pulse line length,FPLL），指脉幅值（FPA）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精确度比较:皮肤电反应78%，心率46%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。节律 40-140 Hz五类测试问题都使用，它的标准排列顺序是I1，I2，SC，C 1,R 1，C2,R2，C3,R3,Sy,I3,事件相关电位（ERPs)平均诱发电位的晚成分:潜伏期50-1000 ms之间的全部成分 实验范式由心理学家创造 代表性的经典实验
6、范式：Oddball,第13页/共43页第第3讲讲 生理心理学及其应用生理心理学及其应用 一生理心理学(Psychophysiology)二传统测谎方法及其理论问题三心率变异性（HRV)与精神压力分析第14页/共43页 多导生理记录仪和传统测谎技术多导生理记录仪和传统测谎技术 Polygraph的中文是多导生理记录仪，“导”字是导联的简称 1895年意大利警官第一次采用脉搏和血压 1932年美国拉松(Larson)警官开始采用呼吸、血压、脉搏和皮肤电四项 1945年美国雷德警官(Reid)，在此基础上又增加了肌肉电活动第15页/共43页传统测谎方法传统测谎方法 编题编题:1.中性问题或无关问题
7、，是与案件无关的问题，对被测人不会产生心理刺激 你叫王么？你今年22岁了么？现在屋里的电灯亮着么？今天是阴雨天么？第16页/共43页探测问题，又叫相关问题、关键问题、目标问题和主题问题等 案件情节相关的各种问题。例如案件发生的时间、地点、方式、同案人和作案动机等 五W问题，即Who,when,where,what,why 王是昨晚11：30被杀的么？王是在路8号他的住处被杀的么？王是前胸遭到刀刺而死的么？王是因欠了一大笔钱还不上被杀的么？第17页/共43页控制问题 又叫对照问题、准绳问题 能引发否定答案的问题称控制问题。实际上是些与案情无关的说谎问题 你考试作弊么？你偷拿别人的东西么？你爱占小
8、便宜吗？你以前作过见不得人的事么？第18页/共43页牺牲问题 又称过渡问题,在测试中加入这类问题，但却不分析它的结果 作用是在无关问题到相关问题之间发生过渡作用。你愿意老实回答我的所有问题么？对案件的问题，你愿如实回答么？第19页/共43页题外问题或征象问题 明确被测人是否信任测试人以及被测人是否还有更关心的问题，设定这类问题。除了刚才问的以外，你害怕我会再问你别的问题么？除了刚才讨论的问题以外，我不再问你新的问题，你相信么？第20页/共43页测试方法 刺激测试法(Stimulus Test)又称卡片测试法(Card Test)相关/无关问题测试法(Relevent-Irrelevent Te
9、st)典型题序是：I1，I2，SC，R1，I3，R2，I4。R I的反应为说谎的指标。控制问题测试法(Control Question Test,CQT)，又称准绳问题测试法:五类测试问题都使用，它的标准排列顺序是I1，I2，SC，C 1,R 1，C2,R2，C3,R3,Sy,I3,第21页/共43页犯罪情节测试法(Guilt Knowledge Test,GKT)探测问题应由大范围至小范围，由浅入深，逐级提问。陪衬问题应与探测问题属同一类型、同一层次；但却是与案件无关，与探测问题有明显差异的问题。紧张峯测试法(POT)，GKT和POT又被统称为隐秘信息测试法（Concealed Inform
10、ation Test,CIT）。第22页/共43页心理生理参数的分析 强度分析法,Lykken（1959）提出来的强度评分法，经常被用于犯罪情节（GKT）测试结果的分析，其基本特点是因人而异的三级评分,(高、中和低三类，相应的分数是2、1、0 分),相关问题数为n，则被试所得满分就应该是2n，那么半满分值就是判定说谎的标准：每组测试所得分数等于或高于半满分值(n)为有罪或说谎第23页/共43页脑能量代谢的特点:99%用血液供应的葡萄糖1945年美国雷德警官(Reid)，在此基础上又增加了肌肉电活动2 平均诱发电位Averaged evoked potentials,AEP又称过渡问题,在测试中
11、加入这类问题，但却不分析它的结果能引发否定答案的问题称控制问题。2 平均诱发电位Averaged evoked potentials,AEP你今年22岁了么？作用是在无关问题到相关问题之间发生过渡作用。对案件的问题，你愿如实回答么？单位发放：“全或无”的规律，阈值，调频式或数字式编码，膜内外大约负70-90毫伏的电位差1932年美国拉松(Larson)警官开始采用呼吸、血压、脉搏和皮肤电四项知情组与罪犯组都显示相似的变化规律，这与不知情组显著不同Polygraph的中文是多导生理记录仪，“导”字是导联的简称相关/无关问题测试法(Relevent-Irrelevent Test)典型题序是：I1
12、，I2，SC，R1，I3，R2，I4。意志行为的执行功能：动机、意向和执行控制雷达接收器在检测噪声背景上的信号时:击中、漏报、虚报和正确否定，最前和最后两项均属正确检测，漏报是假阴性或者说是没有检测出信号，虚报是假阳性或者说是无中生有。然而，新异刺激的皮肤电变化潜伏期大约为1秒，达到波峰需约3秒钟，恢复到基线约需7秒钟，所以，为了引出朝向反应的皮肤电变化，最适宜的重复刺激间隙期至少10秒钟。这些生理参数在认知活动中，以其缓慢的级量变化为主要特征，更多地与被试注意准备状态和唤醒水平密切相关平均诱发电位组成波示意图心理生理参数的分析 概率分析法 比较相关问题和对照问题的反应图谱，把前者大于后者的反
13、应次数除以相关问题总数，所得到的百分比，作为说谎概率 自动评分系统,通过计算机编程，把人工评分的规则形成自动评分软件，实现计算机自动读图给出结果第24页/共43页 辨识方法 自举统计分析 鉴别分析 信号检测等分析方法，对测谎所得数据进行分析比较，权衡差异的显著性水平和判别阈值，给出最终的客观结论第25页/共43页近年的研究进展近年的研究进展 心理生理参数的量化方法1.线长定量分析测谎图谱2.指脉线长变短、脉率下降和指脉幅值降低三者一致性变化，可以提高测谎的准确性3.呼吸 RLL定义为由10个15秒线长值转换为 RLL标准Z分数4.指脉波长度（FPWL）第26页/共43页Vandenbosch
14、et al.(2009)指脉线长（Finger pulse line length,FPLL），指脉幅值（FPA）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精确度比较:皮肤电反应78%，心率46%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。通过信号检测的ROC验证分析，在这些生理指标中，只有指脉线长（FPLL）的检测精度接近皮肤电反应，是可以很好应用的测谎指标。第27页/共43页模拟实验设计 对照问题区分为两种类型，分别称导向性谎言和可能性谎言，例如，你曾经犯过错误么？它引导被试说谎，称导向性说谎；设置两类不同的对照问题并编制不同判分程
15、序由计算机自动评分 提高检测准确度5%的水平；不改变无辜者的检测准确度；对皮肤电反应而言，采用反应曲线线长测量代替波幅，提高识别谎言的准确率从81%到86%，对无辜者无结论占12%降低至5%第28页/共43页测试结果可靠性的科学验证信号检测论（Signal Detection）雷达接收器在检测噪声背景上的信号时:击中、漏报、虚报和正确否定，最前和最后两项均属正确检测，漏报是假阴性或者说是没有检测出信号，虚报是假阳性或者说是无中生有。心理学家于20世纪70年代引用这一理论称：接受者操作特征曲线（ROC），用横坐标表达假阳性率，纵坐标表达真阳性率;同一条ROC上的各点感受性相同，所以称ROC为等感
16、受性曲线。第29页/共43页Z标准分差异的ROC对比分布图第30页/共43页测谎的基础理论问题 朝向反射理论:外抑制外抑制是朝向反射形成的机制，而主动性内抑制过程内抑制过程消退抑制的产生，引起朝向反射的消退 索科洛夫（Sokolov，1963）在 Ann.Rev.Physiol.发表题为：“高级神经功能朝向反射”的理论:传入信息与已形成的反应模式不相匹配模式不相匹配，是朝向反应的基础。连续重复刺激，朝向反应就会消退。皮肤电反应是朝向反射最稳定的重要生理指标。然而，新异刺激的皮肤电变化潜伏期大约为1秒，达到波峰需约3秒钟，恢复到基线约需7秒钟，所以，为了引出朝向反应的皮肤电变化，最适宜的重复刺激
17、间隙期至少10秒钟。几次重复以后皮肤电朝向反应就会消退。第31页/共43页Gamer et al.(2008)犯罪活动测试(GAT）相关问题10项是失窃房间室内的陈设和家具特点，知情组与罪犯组都显示相似的变化规律，这与不知情组显著不同 皮肤电反应的记录将其反应幅值转换为对数0.0、0.1.0.4；对心率则转换为每分钟的搏动次数，并以8秒刺激呈现期为基线值计算。它的变化量HR（bpm）作者的结论是，朝向反应的理论还不能解释心率的变化规律，朝向反射理论还不是理想的测谎理论基础。第32页/共43页犯罪活动测试(GAT）结果第33页/共43页自主神经系统功能的心理生理学理自主神经系统功能的心理生理学理
18、论概念论概念 心率和呼吸变化的阶段性 心率和血压在进行测试中的变化规律 呼吸的人为控制 瞳孔舒缩反应与减法法则 它们主要反映出心理容量有限性的生理学基础。这些生理参数在认知活动中，以其缓慢的级量变化为主要特征，更多地与被试注意准备状态和唤醒水平密切相关第34页/共43页在两个命令的作业任务中心率和血压的三时相变化模式第35页/共43页奖励和惩罚的效应第36页/共43页呼吸周期的时间和呼吸量第37页/共43页Vandenbosch et al.除了刚才讨论的问题以外，我不再问你新的问题，你相信么？心电图和脉搏波的精细比较相关问题10项是失窃房间室内的陈设和家具特点，1945年美国雷德警官(Rei
19、d)，在此基础上又增加了肌肉电活动平均诱发电位组成波示意图指脉波长度（FPWL）心理生理参数的量化方法人为改变正常呼吸图谱的效果实验范式由心理学家创造细胞膜内钾离子(K+)浓度较高，节律 40-140 HzGamer et al.五W问题，即Who,when,where,what,why1单位发放 2级量反应,3 神经干上的静息电位、4神经干上的动作电位Vandenbosch et al.1945年美国雷德警官(Reid)，在此基础上又增加了肌肉电活动第3讲 生理心理学及其应用 一生理心理学(Psychophysiology)二传统测谎方法及其理论问题三心率变异性（HRV)与精神压力分析事件相
20、关电位（ERPs)脑能量代谢的特点:99%用血液供应的葡萄糖人为改变正常呼吸图谱的效果第38页/共43页心率变异性（HRV)第39页/共43页心电图和脉搏波的精细比较第40页/共43页脉搏波间隔时变异性第41页/共43页HRV 的分析方法一般流程第42页/共43页R-R间隔期时域图第43页/共43页神经系统的基本功能神经系统的基本功能 感觉:感觉信息的三级传递 运动:运动信息的两级下达 躯体内脏的协调:神经调节和体液调节 脑能量代谢的特点:99%用血液供应的葡萄糖第2页/共43页神经系统的电学现象 细胞电活动 1单位发放 2级量反应,3 神经干上的静息电位、4神经干上的动作电位 大脑电活动:1
21、 脑电图Electroencephalogram,EEG 2 平均诱发电位Averaged evoked potentials,AEP 3 脑干听觉诱发反应 4事件相关电位Event Related Potentials,ERPs第4页/共43页事件相关电位（ERPs)平均诱发电位的晚成分:潜伏期50-1000 ms之间的全部成分 实验范式由心理学家创造 代表性的经典实验范式：Oddball,第13页/共43页探测问题，又叫相关问题、关键问题、目标问题和主题问题等 案件情节相关的各种问题。例如案件发生的时间、地点、方式、同案人和作案动机等 五W问题，即Who,when,where,what,w
22、hy 王是昨晚11：30被杀的么？王是在路8号他的住处被杀的么？王是前胸遭到刀刺而死的么？王是因欠了一大笔钱还不上被杀的么？第17页/共43页它的变化量HR（bpm）五W问题，即Who,when,where,what,why作用是在无关问题到相关问题之间发生过渡作用。对案件的问题，你愿如实回答么？你叫王么？人为改变正常呼吸图谱的效果脑能量代谢的特点:99%用血液供应的葡萄糖指脉线长（Finger pulse line length,FPLL），指脉幅值（FPA）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精确度比较:皮肤电反应78%，心率4
23、6%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。除了刚才讨论的问题以外，我不再问你新的问题，你相信么？犯罪情节测试法(Guilt Knowledge Test,GKT)Gamer et al.能引发否定答案的问题称控制问题。实验范式由心理学家创造运动:运动信息的两级下达比较相关问题和对照问题的反应图谱，把前者大于后者的反应次数除以相关问题总数，所得到的百分比，作为说谎概率实验范式由心理学家创造(2008)犯罪活动测试(GAT）五类测试问题都使用，它的标准排列顺序是I1，I2，SC，C 1,R 1，C2,R2，C3,R3,Sy,I3,明确被测人是否信任测试人以及被测人是否还有更关心的问题，设定
24、这类问题。王是因欠了一大笔钱还不上被杀的么？平均诱发电位的早、中成分它的变化量HR（bpm）牺牲问题 又称过渡问题,在测试中加入这类问题，但却不分析它的结果 作用是在无关问题到相关问题之间发生过渡作用。你愿意老实回答我的所有问题么？对案件的问题，你愿如实回答么？第19页/共43页题外问题或征象问题 明确被测人是否信任测试人以及被测人是否还有更关心的问题，设定这类问题。除了刚才问的以外，你害怕我会再问你别的问题么？除了刚才讨论的问题以外，我不再问你新的问题，你相信么？第20页/共43页Vandenbosch et al.(2009)指脉线长（Finger pulse line length,FP
25、LL），指脉幅值（FPA）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精确度比较:皮肤电反应78%，心率46%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。通过信号检测的ROC验证分析，在这些生理指标中，只有指脉线长（FPLL）的检测精度接近皮肤电反应，是可以很好应用的测谎指标。第27页/共43页五W问题，即Who,when,where,what,why指脉线长（Finger pulse line length,FPLL），指脉幅值（FPA）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精
26、确度比较:皮肤电反应78%，心率46%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。自动评分系统,通过计算机编程，把人工评分的规则形成自动评分软件，实现计算机自动读图给出结果雷达接收器在检测噪声背景上的信号时:击中、漏报、虚报和正确否定，最前和最后两项均属正确检测，漏报是假阴性或者说是没有检测出信号，虚报是假阳性或者说是无中生有。脑干听觉平均诱发电位：听神经瘤的早期诊断平均诱发电位的晚成分:潜伏期50-1000 ms之间的全部成分对心率则转换为每分钟的搏动次数，并以8秒刺激呈现期为基线值计算。细胞膜内钾离子(K+)浓度较高，指脉线长（Finger pulse line length,FPLL）
27、，指脉幅值（FPA）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精确度比较:皮肤电反应78%，心率46%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。人为改变正常呼吸图谱的效果中成分（N0、Na、Nb或Pa、Pb波）、晚成分（P100波等）实验范式由心理学家创造作用是在无关问题到相关问题之间发生过渡作用。运动:运动信息的两级下达五类测试问题都使用，它的标准排列顺序是I1，I2，SC，C 1,R 1，C2,R2，C3,R3,Sy,I3,在两个命令的作业任务中心率和血压的三时相变化模式Vandenbosch et al.指脉线长（Finger
28、pulse line length,FPLL），指脉幅值（FPA）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精确度比较:皮肤电反应78%，心率46%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。自主神经系统功能的心理生理学理论概念波 14-30 Hz不改变无辜者的检测准确度；1895年意大利警官第一次采用脉搏和血压平均诱发电位的早、中成分知情组与罪犯组都显示相似的变化规律，这与不知情组显著不同心率和呼吸变化的阶段性对心率则转换为每分钟的搏动次数，并以8秒刺激呈现期为基线值计算。运动:运动信息的两级下达相关问题10项是失窃房间室内的陈设和家
29、具特点，运动:运动信息的两级下达这些生理参数在认知活动中，以其缓慢的级量变化为主要特征，更多地与被试注意准备状态和唤醒水平密切相关探测问题应由大范围至小范围，由浅入深，逐级提问。心电图和脉搏波的精细比较2 平均诱发电位Averaged evoked potentials,AEP知情组与罪犯组都显示相似的变化规律，这与不知情组显著不同五类测试问题都使用，它的标准排列顺序是I1，I2，SC，C 1,R 1，C2,R2，C3,R3,Sy,I3,指脉线长变短、脉率下降和指脉幅值降低三者一致性变化，可以提高测谎的准确性指脉线长（Finger pulse line length,FPLL），指脉幅值（FP
30、A）、脉率（PR）、心率（HR）、呼吸线长（RLL）和皮肤电反应（SCR），在模拟盗窃实验中的测谎检测精确度比较:皮肤电反应78%，心率46%，呼吸线长50%，指脉线长81%，脉率42%。心电图和脉搏波的精细比较例如案件发生的时间、地点、方式、同案人和作案动机等犯罪活动测试(GAT）结果五W问题，即Who,when,where,what,why皮肤电反应是朝向反射最稳定的重要生理指标。心理学家于20世纪70年代引用这一理论称：接受者操作特征曲线（ROC），用横坐标表达假阳性率，纵坐标表达真阳性率;同一条ROC上的各点感受性相同，所以称ROC为等感受性曲线。运动:运动信息的两级下达作者的结论是，
31、朝向反应的理论还不能解释心率的变化规律，朝向反射理论还不是理想的测谎理论基础。案件情节相关的各种问题。2 平均诱发电位Averaged evoked potentials,AEP王是前胸遭到刀刺而死的么？运动:运动信息的两级下达对照问题区分为两种类型，分别称导向性谎言和可能性谎言，例如，你曾经犯过错误么？它引导被试说谎，称导向性说谎；王是因欠了一大笔钱还不上被杀的么？Vandenbosch et al.Vandenbosch et al.现在屋里的电灯亮着么？对案件的问题，你愿如实回答么？作用是在无关问题到相关问题之间发生过渡作用。实验范式由心理学家创造但却是与案件无关，与探测问题有明显差异的
32、问题。平均诱发电位组成波示意图通过信号检测的ROC验证分析，在这些生理指标中，只有指脉线长（FPLL）的检测精度接近皮肤电反应，是可以很好应用的测谎指标。Vandenbosch et al.Gamer et al.(2008)犯罪活动测试(GAT）相关问题10项是失窃房间室内的陈设和家具特点，知情组与罪犯组都显示相似的变化规律，这与不知情组显著不同 皮肤电反应的记录将其反应幅值转换为对数0.0、0.1.0.4；对心率则转换为每分钟的搏动次数，并以8秒刺激呈现期为基线值计算。它的变化量HR（bpm）作者的结论是，朝向反应的理论还不能解释心率的变化规律，朝向反射理论还不是理想的测谎理论基础。第32页/共43页
