《Computers in Human Behavior Reports》：Evaluating sense of embodiment in virtual reality with EEG: A scoping review
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在虚拟现实（VR）体验中，具身感指的是拥有并控制一个虚拟身体。它结合了身体所有感（Sense of Body Ownership, SoBO）、施动感（Sense of Agency, SoA）和自我位置感（Sense of Self Location, So
在虚拟现实（VR）体验中，具身感指的是拥有并控制一个虚拟身体。它结合了身体所有感（Sense of Body Ownership, SoBO）、施动感（Sense of Agency, SoA）和自我位置感（Sense of Self Location, SoSL），使用户感觉虚拟身体是自己的。尽管对该主题的兴趣日益增长，但具身感的评估仍缺乏定量的客观和主观标准实践。在此背景下，研究人员对科学数据库进行了范围综述，以评估现有文献关于具身感、其组成部分以及通过基于脑电图（electroencephalography, EEG）技术进行评估的程度。研究人员还调查了生理EEG派生指标与通过问卷收集的评估参与者主观体验的心理测量数据之间的关系。综述共纳入41篇文章，并根据调节的具身感成分和EEG技术进行分类。文献分析结果突显了VR诱导刺激以及EEG数据收集、预处理和分析的高度异质性。此外，在综述的研究中，主观反馈通常通过非标准化且往往未经验证的问卷收集。这种显著的异质性反映了在关键主观和基于EEG的具身感标记上缺乏共识，表明未来研究设计中需要更大的标准化。尽管如此，个别研究结果表明，具身感可以引发可通过EEG派生指标量化并与主观感受相关的可测量反应。因此，需要进一步研究以更好地设计涉及具身感的VR体验。
1. 引言
沉浸式虚拟现实（VR）由于技术进步和成本效益提高而日益普及。VR在多个领域提供多种可能性，如娱乐休闲、医疗保健和神经科学、培训与教育。VR能够将用户沉浸在全计算机生成的场景中，整合多感官刺激，从而在可控且安全的环境中提供引人入胜的生动体验。VR还使用户能够体验虚拟身体如同自己的身体，这种现象常被称为“具身感”。具身感最早基于20世纪90年代末至21世纪初使用橡胶手的真实实验而概念化，这些研究定义了具身感的现象学和神经原理，后来随着多感官VR环境的出现而得到更深入的研究。具身感体验由多感官知觉、运动施动性和空间位置之间的复杂相互作用实现，通常通过两种方式触发：视觉-触觉刺激和视觉-运动同步。具身感的三个组成部分是：i) 身体所有感（SoBO），即虚拟身体或部分属于自己的主观感觉；ii) 施动感（SoA），即自己是导致自身行动的执行者的感觉；iii) 自我位置感（SoSL），即对自身处于空间中某点的感知。这些组成部分不仅在游戏中至关重要，在临床、治疗和神经科学应用中也很重要。影响具身感感知的因素包括多感官刺激以及用户虚拟形象的外观和行为。尽管这些因素被认为是构成要素，但其精确作用和潜在机制仍未充分表征，这需要系统评估文献中VR诱导错觉所调节的特定成分以及用于诱导这些调节的方法，并识别能够客观评估具身感的定量指标。大多数研究通过自我报告问卷评估具身感，其中许多问卷缺乏严格验证，导致结果比较和复现困难。为了满足客观测量具身感的需求，过去十年的研究利用EEG和VR技术的整合来研究与“具身”虚拟自我表征相关的神经生理关联。EEG是一种无创神经成像方法，具有高时间分辨率，便携且对运动相对稳健，非常适合交互式VR场景。通过分析EEG信号，研究人员可以识别与感觉“虚拟身体属于自己并受控制”相关的脑节律变化或诱发电位。这些脑节律可以提供实时、无偏见的共享反应，并可收集自临床人群。它们与通过主观问卷检查的具身感意识体验之间的相关性可以加深对现象的理解，从而提供可复制的生物标记物来指导临床方案、定制环境并优化用户参与。近年来，基于EEG与VR具身感的交叉领域为客观测量“成为”虚拟身体的沉浸式体验提供了独特方法。鉴于这些前提，研究人员进行了本综述以描绘这一跨学科领域的当前状态，重点关注VR体验中用以调节一个或多个具身感成分的特征、EEG方法学以及关键神经生物标记物。主要目标是提供关于具身感及其通过EEG测量的现有知识概览，以阐明调节特定成分的神经生理效应并指导未来工作。次要目标是调查定量EEG结果是否及如何与常用的具身感主观测量相关。本综述的相关性在于需要识别连接神经信号到具身经验的解释框架，以重建生态有效或神经自适应场景以及设计自然扩展现实接口。
2. 方法
研究人员进行了科学文献范围综述，以识别所有通过VR环境中EEG信号分析研究具身感及其相关概念的研究。选择范围综述而非系统综述，因为主要目标是绘制领域内现有文献、识别当前状态和未解决问题，而非回答特定研究问题。为确保严格协议，研究人员采用了Arksey和O'Malley建议的框架，并尽可能使用了PRISMA指南的组成部分。研究人员意识到存在其他关于相同主题的综述，但本综述更深入地探索了VR体验与SoBO、SoA和SoSL之间的关系，并聚焦于EEG，提供更多关于方法学和特征的信息以帮助引发和检测具身感及其组成部分。搜索策略在PubMed、Scopus和Web of Science数据库中进行，时间范围为2010年至2025年5月，限于英文文章。纳入标准包括：在VR环境中评估一个或多个具身感成分；使用EEG作为主要测量工具；涉及人类参与者。排除标准包括：未实际涉及具身感分析；未包含EEG数据；或属于观点文章、理论论文或综述。研究选择过程包括去重、筛选标题和摘要，然后全文审阅。所有作者独立阅读论文并评估资格，通过讨论解决分歧。数据提取包括研究特征、VR系统、具身感调节程序、应用领域、EEG方法学、其他测量以及关键发现。提取的数据根据调节的具身感成分和EEG数据分析程序进行分类，并尝试突出两种分类之间可能的关系。
3. 结果
检索策略识别出150篇论文，去重和初步筛选后，80篇手稿符合纳入标准，最终纳入36篇，更新后新增5篇，共41篇。超过75%的研究发表于2018年后，显示研究兴趣上升。样本量普遍较小，多为健康年轻人。结果部分根据调节的主要具身感成分分组：7篇主要涉及SoBO；15篇涉及SoA；7篇涉及SoSL；12篇涉及多个成分。大多数研究使用头戴式显示器（HMD）。EEG方法学方面，系统设置差异大，电极数从6到256不等，参考和接地配置多样，采样率也不同。预处理策略存在显著异质性，但常见步骤包括带通滤波、陷波滤波、降采样、分段和伪迹去除（主要使用ICA）。信号分析在时域、频域、时频域和连接性四个方面进行。时域分析主要关注事件相关电位（ERP），如P450、错误相关电位等，但成分差异大。频域分析主要关注alpha、mu和beta节律的功率谱密度，但频段定义和空间区域不同。时频分析使用ERSP/ERD/ERS方法，mu和beta去同步化常与运动相关具身感有关。连接性分析使用相位锁定值、部分定向相干等方法，揭示前额-顶叶网络在alpha和beta频带的变化。主观数据方面，多数研究通过问卷收集自我报告，但工具差异大，常用临时问题或改编问卷，缺乏标准化。主观和EEG数据相关方面，SoBO与同步刺激和第一人称视角相关更一致，SoA与延迟和空间失真相关，但部分研究未发现显著关联。
4. 讨论
本综述主要调查了如何在VR环境中诱导具身感以及如何通过EEG数据收集和分析进行定量评估。评估的42项研究多为探索性小样本研究，仅4项涉及患者人群。领域内尚无法确定共享指南。具身感调节方面，SoBO主要通过橡胶手错觉范式研究，同步视觉-触觉刺激和第一人称视角促进具身感。SoA主要通过操纵视觉反馈时空一致性或运动想象任务中的反馈来调节。SoSL多涉及全身虚拟形象在第三人称视角下的动作。多个成分同时调节时，同步刺激和类人外观在生理和主观水平上均效果更佳。EEG分析方面，硬件配置、预处理和分析方法的高度异质性限制了结果可比性。缺乏标准化流程是主要问题，但大多数研究采用了基本步骤，如带通滤波、ICA伪迹去除和公共平均参考。时域、频域和时频分析中常见特征包括P300、mu/beta去同步化等，但尚无单一EEG生物标记物被确立。连接性分析揭示前额-顶叶网络的作用。主观数据分析方面，多数研究收集了自我报告数据，但工具异质性显著，常用临时问题而缺乏验证，术语使用模糊，常将“具身感”作为笼统概念。SoBO在神经相关上最为稳健，SoA变异性更大，SoSL与特定神经指标关联不强。未来方向包括：明确定义具身感及其成分；基于现有知识设计VR体验；协调EEG协议以实现标准化；使用验证问卷；建立共识指南。深化具身感理解将促进康复和人机交互领域的发展。局限性包括未进行方法学质量评估，搜索限于科学数据库，分类反映作者主观判断。
5. 结论
本工作呈现了针对具身感、其组成部分以及基于EEG和主观方法分析的范围综述结果。尽管研究兴趣增加，但VR体验、硬件软件解决方案以及数据收集和分析方法的多样性阻碍了具体结论的得出。这种异质性反映了关键主观和EEG标记物缺乏共识，表明需要更大标准化。然而，个别研究结果具有前景，表明具身感可以引起可通过EEG派生指标量化的可测量反应。深入理解具身感的神经机制将有助于设计直觉有效VR环境和更精确的脑机接口。
