机器人协作重塑人类空间注意：人机交互中联合身体图式的形成机制

本研究揭示了人机协作如何通过联合身体图式(body schema)重塑人类空间注意。研究人员通过联合锯切任务和Posner线索任务，首次证明机器人手在协作后能触发近手效应(NHE)，且任务参与度、近身空间(PPS)距离及机器人拟人化感知是促进该效应的关键因素。这项发表在《iScience》的研究为人机协同系统设计提供了认知神经科学依据。

　　

在舞蹈、运动等高度协调的人类互动中，人们能神奇地预测伙伴的动作节奏。这种默契源于大脑将他人肢体纳入自身"身体地图"的能力——即联合身体图式(body schema)的形成。但当我们与机器人共舞时，这种魔法会生效吗？意大利技术研究院的Giulia Scorza Azzara团队在《iScience》发表的研究，揭开了人机协作如何重塑人类空间注意的奥秘。

传统研究已知，人类会对靠近自己手的物体产生"近手效应"(NHE)，这种注意偏向源于大脑双模神经元对近手刺激的优先处理。更神奇的是，合作锯切等联合行动后，伙伴的手也能触发类似效应。然而，当合作伙伴换成机器人时，这种认知融合是否依然有效？这不仅是基础科学问题，更对康复机器人、工业协作系统设计具有重大意义。

研究团队采用三大关键技术：1)基于iCub人形机器人的协作锯切任务，通过力交换形成周期性运动；2)Posner线索任务量化空间注意偏向，比较机器人手存在(RH)与不存在(NH)条件下的反应时差异；3)结合运动学分析(如运动范围ROM)与标准化量表(GQS、RoSAS等)评估行为与感知因素。

协作后机器人手触发近手效应
通过2400次行为实验发现，仅在协作后，机器人手附近的视觉目标检测更快(ΔRT=-0.01s,p=0.032)。控制实验证实，未协作时机器人手无法产生NHE(p=0.896)，而人类自身手的NHE始终存在(p<0.001)。

运动学特征增强效应
机器人手运动范围(ROM)与NHE强度呈正相关(r=0.511,p=0.006)，表明双方投入度是关键。当机器人手偏离预设位置H^*更接近人类近身空间(PPS)时，NHE更强(r=0.451,p=0.018)，

社会认知因素的调节作用
问卷分析显示，机器人拟人化(GQS量表r=0.380)、能力感知(RoSAS量表r=0.468)及情感体验(心智感知r=0.367)均与NHE正相关(p<0.05)，证实社会认知与神经可塑性的交互作用。

这项研究首次证明，人机协作能引发类似人际互动的认知融合。机器人通过三个关键步骤被纳入人类身体图式：1)力交换形成的运动耦合；2)近身空间的物理接近；3)拟人化特征的社会认同。该发现为设计更自然的康复辅助机器人提供了原理验证——当机器人"手"被大脑接纳为"自己人"，患者的训练效果可能事半功倍。未来研究可探索非拟人化工具是否也能产生类似效应，这将重新定义我们对"身体延伸"的认知边界。