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研究人员探究小而快速的视觉刺激对姿势的影响,发现其可诱导姿势矫正且误判反应难消除。
在日常生活中,我们站立时身体会自然 sway(摇摆),此时视觉反馈对维持平衡起着重要作用。比如当我们闭上眼睛站立时,会明显感觉到身体 sway 增加,这就凸显了视觉反馈在控制直立双足站立时的关键意义。以往研究表明,实验产生的视觉流(optic flow)能影响姿势 sway,甚至引发自我运动的错觉。但视觉反馈存在模糊性,周围视觉环境的相对运动可能由头部运动、周围环境运动或两者共同引起。而且,之前研究使用的视觉刺激多为振荡或长时间的,分析也多聚焦于平均反应,这使得我们对视觉反馈在平衡控制中作用的理解可能受到经验和先验知识的干扰。因此,探究快速、意外的小视觉刺激对姿势的影响,以及这种刺激引发的反应能否在后续暴露中被正确识别,变得十分必要。
来自加拿大阿尔伯塔大学(University of Alberta)的研究人员开展了相关研究,论文发表在《Experimental Brain Research》上。这项研究意义重大,它有助于我们更深入地理解视觉反馈在平衡控制中的机制,为预防因视觉刺激误判导致的跌倒等问题提供理论依据。
为了开展研究,研究人员采用了多种关键技术方法。他们招募了 40 名未参与过类似实验的成年人(na?ve adults)作为参与者。通过构建特殊的实验装置,利用意外移动参与者周围的封闭空间来引入视觉刺激,同时使用力板(force plate)测量足底压力中心(center of pressure,COPAP)的前后运动,用电位计(electrogoniometer)测量右踝关节角度,用肌电图(electromyography,EMG)记录相关肌肉活动。实验过程中,参与者被伪随机分配到不同组,分别在有无触摸稳定参考物的情况下接受视觉刺激。
研究结果如下:
- 首次刺激反应:在无触摸条件下,所有参与者对首次意外视觉刺激都产生了明显的双相反应。即 COPAP先向与视觉刺激相反方向偏转(早期阶段,Early Phase),随后向视觉刺激方向偏转(晚期阶段,Late Phase),反应起始潜伏期约为 240 ms。有触摸条件下,参与者反应不太一致,部分人有小幅度双相反应,部分人反应很小。
- 多次刺激影响:重复试验后,两组参与者的反应幅度都有所下降,但在试验 8 - 10 中,COPAP的时变运动仍明显。这表明视觉刺激在后续试验中仍有一定影响,只是程度减弱。
- 相关性分析:首次试验中,Early Phase 和 Late Phase 的位移幅度呈强负相关,说明它们可能是同一反应的不同组成部分。
- 触摸对反应的影响:触摸稳定参考物能减弱视觉刺激引发的反应幅度,但不能完全消除。这表明额外的触觉反馈不足以完全消除对视觉反馈的误判。
研究结论和讨论部分指出,本研究中使用的小而快速的视觉刺激在首次呈现时能诱发明显的姿势反应,且该反应在后续试验中大幅减弱。然而,首次试验反应的性质需进一步探讨,它可能是对感知到的非预期自我运动的错误阳性姿势反应(false - positive postural response)。如果是这样,对模糊视觉刺激的错误解读可能会带来严重后果,如导致跌倒。同时,视觉反馈和触觉反馈在姿势控制中的相互作用机制复杂,视觉反馈到达相关运动中枢的时间相对较晚,其与躯体感觉反馈的不一致可能会影响姿势反应。未来还需要更多研究来深入探索这些机制。这项研究为我们理解视觉和触觉反馈在姿势控制中的作用提供了新的视角,对预防跌倒等具有潜在的应用价值。