触觉反馈缺失如何影响虚拟现实中的眼手协调与身体归属感：一项揭示感知-行动耦合机制的研究

研究人员针对虚拟现实(VR)和义肢使用中普遍存在的触觉反馈缺失问题，通过创新性地结合VR手部追踪与眼动追踪技术，开展了一项关于触觉反馈对眼手协调和身体归属感(embodiment)影响的研究。实验采用标准化物体交互任务(Pasta Box Task)，通过对比有/无真实触觉反馈条件下参与者的运动表现、注视模式及主观体验，发现触觉反馈的恢复能显著改善眼手协调模式（如减少对交互点的注视滞留时间达31.89%→11.82%），并提升对虚拟肢体的所有权(ownership)和能动性(agency)感知（p<0.01）。该研究为VR交互设计和神经康复工程提供了量化评估工具，证实了多模态感觉同步对肢体归属感的关键作用。

　　

在虚拟现实(VR)技术日益渗透到航天训练、外科手术模拟和神经康复等关键领域的今天，两个看似不相关的群体——VR用户和上肢义肢使用者——却面临着相同的核心困境：缺乏真实的触觉反馈会显著降低操作效率，并引发对虚拟或机械肢体的"疏离感"。这种被称为"身体归属感缺失"(disembodiment)的现象，已成为阻碍技术应用的关键瓶颈。然而，由于难以精确操控触觉输入，学界对触觉反馈如何影响行为表现与主观体验的机制仍不清楚。

针对这一科学难题，加拿大阿尔伯塔大学(University of Alberta)神经科学与心理健康研究所的研究团队Ewen Lavoie等人在《Scientific Reports》发表了一项开创性研究。他们巧妙设计了一套"虚实融合"实验系统：参与者佩戴VR手套操作虚拟意大利面盒时，在"触觉"条件下能同步触摸真实物体，而"无触觉"条件下仅进行虚拟交互。通过高精度眼动追踪(90Hz)和运动捕捉技术，研究人员首次量化了触觉反馈对眼手协调动力学的影响，并采用标准化身体归属感问卷(13项陈述)评估主观体验。

关键技术包括：(1)采用Manus Quantum Metagloves实现亚毫米级手指运动追踪；(2)Vive Pro Eye头显同步记录注视向量与场景交互；(3)通过空间校准确保虚拟/真实物体的毫米级对齐；(4)开发定制算法将物体交互任务自动分割为伸臂(reach)、抓握(grasp)、转运(transport)和释放(release)四个相位；(5)基于先前验证的眼-手延迟指标(Eye Arrival Latency等)分析行为模式。

触觉反馈显著缩短任务完成时间
无触觉条件下总运动时间延长30%(13.26s→17.24s，p=1.04×10^-12)，其中抓握和释放阶段耗时分别增加91%和68%，证实触觉缺失会特别阻碍交互起始/终止动作。相对时长分析显示，触觉组将更多时间分配给前瞻性转运阶段(36.81% vs 34.75%)，而非反复确认当前操作。

注视模式揭示补偿策略

。关键时序分析发现，无触觉组在拿起物体后仍会滞留注视0.78秒(触觉组仅0.30秒，p=1.77×10^-11)，表明视觉系统需补偿触觉信号的缺失。

身体归属感与行为指标强相关
触觉条件显著提升所有权("虚拟手像身体一部分"评分5.56 vs 4.71)和能动性("虚拟手按意愿行动"评分6.35 vs 5.21)感知。更关键的是，转运阶段注视目标时间与归属感评分呈正相关(r=0.535，p=5.55×10^-4)，证实行为模式可客观量化主观体验。

这项研究通过创新实验范式，首次建立触觉反馈-眼手协调-身体归属感的三元理论框架。其重要意义在于：(1)为VR交互设计提供量化标准，证明仅视觉保真度不足以保证自然行为模式；(2)揭示义肢使用者通过视觉补偿触觉缺失的神经机制，为闭环神经假肢开发提供依据；(3)提出"身体归属感即多感官预测误差最小化"的新假说，将传统橡胶手幻觉研究拓展到动态交互场景。正如作者引用William James的哲学观点所强调的——"身体所在即'此处'"的体验，本质上源于运动意图与多模态感觉的精确同步。