视觉输入调控虚拟手错觉中功能连接的动态变化及其对多感觉整合的影响

研究人员通过fMRI技术探究了虚拟手可见度变化如何影响橡胶手错觉(RHI)相关的功能连接(FC)。该研究创新性地采用视频编辑技术单独调控虚拟手可见度，结合机器人精准触觉刺激，发现可见度和视触一致性可动态调节枕叶、感觉运动区和默认模式网络间的FC连接。这些发现揭示了视觉输入在塑造身体表征中的关键作用，为理解多感觉整合的神经机制提供了新证据。

　　

在认知神经科学领域，橡胶手错觉(Rubber Hand Illusion, RHI)作为研究身体所有权的经典范式，揭示了视觉主导多感觉整合的奇妙现象。当人们看到假手被刷子抚摸，同时感受到自己隐藏的真手被同步刺激时，大脑会"认领"这只假手。然而，视觉输入质量如何动态调节这一过程的神经机制，特别是不同脑区功能连接(FC)的时空特征，仍是未解之谜。瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究团队通过创新实验设计，首次系统揭示了虚拟手可见度变化对RHI相关功能网络的动态调控规律。

研究团队采用高精度功能磁共振成像(fMRI)技术，记录了45名健康成人在接受不同可见度虚拟手刺激时的全脑活动。实验通过视频编辑精确控制虚拟手可见度（高/中/低三级），同时使用MRI兼容机器人提供标准化触觉刺激，确保仅改变视觉输入而保持其他参数恒定。通过种子点-体素和ROI-to-ROI两种功能连接分析方法，重点考察了视觉区(V1)、体感区(SMG/S1)和运动辅助区(SMA)等关键脑区的协同活动模式。

4.1 视觉与体感区的功能耦合
研究发现高可见度显著增强了初级视觉皮层(V1)与缘上回(SMG)的功能连接，同时左侧SMG与双侧枕中回(MOG)的耦合也随可见度提高而增强。这些连接可能构成"视觉主导"的神经基础，当虚拟手清晰可见时，视觉输入权重增加，促进大脑将外部物体整合为身体部分。特别值得注意的是，右侧初级体感皮层(S1)与左侧MOG及右侧梭状回(FUS)的连接同样受可见度调控，揭示了跨感觉模态整合的动态特性。

4.2 默认模式网络的参与
研究首次发现后扣带回(PCC)与外侧枕叶体感区(EBA)的功能连接呈现复杂的三重交互效应：在早期 incongruent刺激阶段，中等可见度引发最强连接；而在晚期阶段，高可见度则主导连接增强。这种动态变化可能反映了自我参照加工与视觉输入的竞争性平衡——当中等清晰度的虚拟手既不完全像"自己"也不完全像"他者"时，大脑需要额外认知资源来解决这种模棱两可的状态。

4.3 时间动力学特征
体感网络内部连接表现出显著的时间演化规律：双侧初级体感区(S1)间的连接在刺激后期显著增强，可能反映真实手的"去传入"过程；而小脑与体感区的连接则随时间减弱，提示小脑可能在错觉形成早期发挥重要作用。尤为关键的是，运动辅助区(SMA)与前脑岛(INS)的连接模式揭示了意识评估的时空特征——在 incongruent条件下早期就出现连接减弱，而在 congruent条件下后期才出现连接增强，这种时间差可能对应不同阶段的错觉强度评估。

这项研究通过精细控制视觉输入参数，首次绘制出RHI过程中多脑区功能连接的动态变化图谱。发现不仅验证了视觉主导理论，更揭示了默认模式网络在身体所有权中的调控作用。从临床应用看，这些发现为幻肢痛、身体失认症等疾病的神经调控提供了新靶点。方法学上建立的虚拟手可见度精确调控范式，为未来虚拟现实(VR)技术在康复医学中的应用奠定了科学基础。特别值得注意的是，研究揭示的中等可见度引发的特殊神经模式，可能为设计"适度不完美"的虚拟身体干预方案提供了重要启示——完全真实的虚拟身体可能并非临床干预的最优解。这些发现发表在神经科学权威期刊《Cortex》上，标志着身体表征神经机制研究取得了重要进展。