心脏信号与本体感觉信号如何共同塑造实验范式中的自我归属感和身体所有权?

大脑如何判定一只手或身体是"我的":本体感觉和心脏信号各自贡献了什么,以及哪些地方的证据还很薄弱。

直接答案

在这些实验中,身体所有权主要建立在所见与身体所感知的位置之间的一致性上——也就是视觉信号和本体感觉信号。本体感觉确实举足轻重:它的精确度可以预测虚拟手被采纳为自身一部分的程度有多强[2];而在中风后本体感觉受损时,人们更容易把位置不一致的虚拟手当作自己的[5]。相比之下,这些研究并未显示心脏信号会塑造所有权;唯一一项同时测量心跳准确性和本体感觉的研究发现,心跳准确性与身体觉察或感知到的身体能力无关[1]。

5篇文献引用

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为什么本体感觉对"我的"身体感受影响这么大?

身体所有权实验的做法是制造冲突。你看到一只手或一个身体,它并不正好位于你自己看不见的肢体所在的位置,研究者随后测量你把可见的那只手当作自己的程度。大脑的任务是判断视觉流和本体感觉流是否在描述同一个对象。本体感觉是对肢体在空间中位置的感知,由肌肉和关节信号产生,而非来自视觉。

一项虚拟现实伸手任务把这一点量化了。参与者在虚拟手偏离真实手的情况下伸手,他们产生的伸手误差被用作一种隐性指标,衡量他们把虚拟手当作自身的程度。一个贝叶斯模型——即对系统应如何按各信号可靠程度来组合噪声信号的形式化描述——很好地预测了这些误差,而且模型对每个人本体感觉精确度的估计与其独立测得的本体感觉精确度相符[2]。通俗地说,位置感更敏锐的人更少依赖那只误导性的视觉手。伸手误差也与参与者的外显所有权评分相关,无论是个体之间还是逐试次来看都是如此[2]。

当本体感觉受损时,同样的逻辑也会出现。在20名一侧上肢存在感觉缺陷的中风患者与35名年龄匹配的对照组比较中,患者更容易对位置不一致的虚拟手产生所有权感,并将其纳入自己的动作。模型将此归因于检测视觉-本体感觉不匹配的能力下降,且下降程度随每位患者本体感觉缺陷的大小而变化[5]。这清楚地表明权重并非固定不变:削弱一种输入,另一种输入的影响就会增强。

信号不一致时会发生什么,年龄会改变这种平衡吗?

在所见与所感之间引入延迟,所有权感就会减弱。在一项覆盖7岁至80岁人群的混合现实研究中,参与者看到自己的身体被触摸或移动,并伴随不同程度的视觉延迟;在整个生命周期中,无论触觉任务还是运动任务,随着时间不匹配增大,所有权感都下降[3]。有趣的是,年长参与者总体上报告了更强的所有权感,且与延迟和模态无关;而对延迟的敏感性与年龄并无一致关联,视觉依赖性和本体感觉准确性也都不随年龄变化[3]。作者认为这一模式与以下观点一致:随着年龄增长,人在瞬时的身体自我感中会更看重先验预期、更少看重传入的感觉信号——但这只是一种提议,并非已确定的机制。

本体感觉输入也可以被直接扰动。振动腿部肌肉会扰动本体感觉信号,在实验环境中调节身体自我意识和自我认同,一致的本体感觉信号支持虚幻所有权,不一致的信号则削弱它[4]。这些范式得出的结论是一致的:所有权是视觉、触觉和位置感之间的协商,改变其中任何一种的可靠性或内容,都会改变结果。

心跳信号到底会不会参与身体所有权?

问题中与心脏有关的一面远未定论,而且现有证据大多不支持它与身体觉察存在关联。在一项105名本科生的研究中,参与者完成了一项心理心跳追踪任务作为心脏准确性的测量,另有两项本体感觉任务——辨别手臂屈肌的张力以及复现肘关节的角度。除了心脏准确性与该任务本身的信心之间存在弱关联外,这些内感受测量彼此之间没有关联,无论在同一模态内还是心脏与本体感觉模态之间都是如此,它们与正负情绪或感知到的身体能力也没有关联[1]。

紧挨着这个结果,有两点需要提醒。第一,该研究测量的是身体觉察、感知到的身体能力和情绪——而非对外部或虚拟肢体的身体所有权——因此它只是间接约束了心脏与所有权的关联,并未正面检验这一关联。第二,上述所有权实验的样本根本没有包含心脏测量[2][3][5],振动研究同样只涉及本体感觉、视觉和触觉的整合,没有心脏信号[4]。所以诚实的总结是:本体感觉在自我归属中已被证明具有可量化的作用,而心脏信号是否有类似作用,在这些范式中仍属未经检验,而非已被否定。

为什么这一区分对阅读身体自我相关说法的人很重要

人们很容易把"身体自我"当作一个由心脏、肌肉和眼睛平等供给的整合系统。这些研究指向的却是一幅更不均衡的图景。所有权实验汇聚到一个机制:大脑按可靠性对视觉和本体感觉估计进行加权,其后果可以在行为中测量——伸手误差、所有权评分,以及中风如何改变这两者[2][5]。年龄似乎会把同样的加权倾向先验预期[3],而直接扰动本体感觉会改变自我认同[4]。

在唯一一项将心脏准确性与本体感觉准确性并列测量的数据集中,心脏准确性表现得像一种独立的能力:它不能预测本体感觉表现、身体觉察或身体能力[1]。这并不意味着心跳信号总体上与自我无关;它意味着在用于研究身体所有权的范式中,还没有人证明它们承担了本体感觉已明确承担的那部分工作。

本文引用的文献

1

心脏与本体感觉准确性与身体觉察、感知身体能力和情绪无关

在105名本科生中,心脏准确性(心跳追踪)与本体感觉准确性(重量辨别、关节位置复现)彼此基本无关,且与身体觉察、感知身体能力以及正负情绪均无关联,唯一例外是心脏准确性与该任务信心之间的弱关联。

2

自我与贝叶斯大脑:通过自我定位任务检验身体所有权的概率模型

在一项虚拟现实伸手任务中,基于视觉-本体感觉一致性的手部所有权贝叶斯模型预测了伸手误差,个体测得的本体感觉精确度与模型拟合值相关,且伸手误差在个体和试次层面都与外显所有权评分相关。

3

跟上我们自己:贯穿一生的身体所有权背后的多模态过程

在7至80岁的参与者中,采用混合现实范式发现,身体所有权随视觉-触觉和视觉-运动时间不匹配的增加而下降,年长与更强的所有权感相关且不受延迟和模态影响,而延迟敏感性、视觉依赖性和本体感觉准确性未显示一致的年龄效应。

4

腿部肌肉振动调节身体自我意识:本体感觉、视觉和触觉信号的整合

腿部肌肉振动会改变本体感觉输入,从而调节身体自我意识和自我认同;在视觉-触觉范式中,一致的本体感觉信号支持虚幻所有权,不一致的信号则削弱它。

5

中风后的身体所有权改变源于本体感觉精确度下降和额顶网络损伤

与年龄匹配的对照组相比,上肢感觉缺陷的中风患者更容易对位置不一致的虚拟手产生所有权感并将其纳入伸手动作;这一效应被建模为对视觉-本体感觉不一致的检测能力下降,且下降程度与本体感觉缺陷成正比,此外还有与额顶网络损伤相关的其他所有权改变。