感知运动信息在动词理解中的神经动力学：基于身体所有权错觉的时空表征相似性分析

本研究通过诱导手部和脚部的身体所有权错觉（BOI），结合脑电图（EEG）和时空表征相似性分析（stRSA），探讨了感知运动信息在动词理解中的功能作用。研究发现，错觉预激活改变了动词分类过程中神经信息动态，使手部动词的感知运动信息解码时间提前至约400毫秒（对照条件为600毫秒），且N400成分在脚部错觉条件下对脚部动词显著减弱。结果表明，感知运动信息的复用具有功能性和动态性，为具身认知模型提供了神经机制证据。

　　

当我们听到“踢”或“抓”这样的动词时，大脑中是否会重现执行这些动作时的感觉和运动体验？这就是具身认知理论的核心问题：语言理解是否依赖于感知运动信息的神经复用（reactivation）。尽管大量神经影像学研究支持这一观点，但关于感知运动信息在语言处理中的功能作用和具体时间动态仍存在争议。以往研究多采用经颅磁刺激（TMS）或双任务范式干预感知运动系统，但这些方法存在局限性：TMS只能靶向局部脑区，难以处理分布式的概念表征；而双任务范式则依赖于特定动作的执行，其相关性难以精确控制。此外，研究结果不一致，有些报告了促进作用，有些则显示干扰效应，使得感知运动信息在动词理解中的具体角色仍不明确。

为了更直接地测试感知运动复用的功能作用，本研究创新性地使用了身体所有权错觉（Body Ownership Illusions, BOIs）——包括经典的橡胶手错觉和橡胶脚错觉——作为干预手段。BOIs通过同步视觉与体感输入，诱导被试对假肢产生所有权体验，从而调制分布式的体感、本体感觉和运动相关神经信息。研究人员假设，如果动词理解确实依赖于与动作相关的感知运动信息的复用，那么BOIs应改变动词阅读过程中的神经动态。

本研究发表在《Brain and Language》上，由Western University的Suesan MacRae和Heath E. Matheson完成。他们招募了35名参与者，在诱导手部或脚部的BOIs（同步触摸）或控制条件（异步触摸）后，要求参与者对 hand-related（如throw, carve）和foot-related（如kick, step）动词进行语义分类，同时记录高密度脑电图（EEG）。

研究主要采用了以下关键技术方法：1）身体所有权错觉诱导装置，包括定制化桌子和假肢，以分别针对手和脚进行同步/异步触摸；2）脑电图（EEG）记录与预处理，使用32导HydroCel Geodesic Sensor Nets系统，采样率250Hz，数据经滤波、独立成分分析（ICA）去伪迹和分段处理；3）时空表征相似性分析（stRSA），通过构建假设表征相异矩阵（hDSM，基于动词的“手部/脚部”类别）并与神经表征相异矩阵（nDSM，基于EEG电极模式）进行回归，解码传感器运动信息的时间动态；4）事件相关电位（ERP）分析，重点关注N170、P2和N400成分，使用线性混合效应模型（LME）分析振幅变化，以连续型手部评分和错觉体验强度作为预测因子。

4.1. 行为与主观体验结果

参与者在所有条件下的任务准确率均较高（>85%），且错觉条件与对照条件无差异，表明BOIs并未干扰任务 engagement。主观问卷评分显示，参与者在手部和脚部错觉条件下均报告了更强的所有权体验（与对照条件相比），证实了BOIs的有效诱导。

4.2. stRSA解码结果

在对照条件下，手部动词的传感器运动类别信息在约600毫秒（峰值612毫秒，BF=8.94）和548毫秒（BF=8.59）处被成功解码，表明神经模式在动词阅读过程中复用了传感器运动信息。而在手部错觉条件下，解码峰值显著提前至524–528毫秒（BF≈12.6），且持续时间更短。脚部条件未显示明确的阳性解码证据。当将数据合并分析时，对照条件下的解码峰值在612毫秒（BF=5.26），而错觉条件下在524毫秒（BF=4.97），进一步表明BOIs使传感器运动信息的神经复用提前了约100毫秒。

亚组分析（仅包括错觉体验较强的参与者）显示，在手部对照条件下解码发生在704毫秒左右，而在手部错觉条件下提前至524毫秒（BF=7.12），凸显了错觉体验强度对神经动态的调制作用。

4.3. ERP结果

N400分析揭示了一个关键的三阶交互效应（Effector × Illusion Condition × Sensorimotor Strength）：脚部错觉显著降低了脚部动词的N400振幅（差异=-0.6μV, p=0.002），但对 hand 动词无影响；手部错觉也呈现类似趋势但未达显著性。这一效应在错觉体验较强的参与者中更为明显，表明BOIs对语义处理的调节具有效应器特异性，且脚部错觉促进了脚部动词的语义整合。

5. 讨论与结论

本研究通过BOIs干预和stRSA分析，为动词理解中感知运动信息的神经复用提供了新颖的动态证据。主要结论如下：

1） 在正常条件下，传感器运动信息在动词阅读后期（约600毫秒）被解码，支持了具身认知理论关于信息复用的假设。

2） BOIs预激活改变了神经动态：使手部动词的解码时间提前至400毫秒左右，表明感知运动信息的复用时间点受到当前传感器运动状态的高度调制。

3） 效应器特异性效应在ERP中得到验证：脚部错觉选择性地 facilitated 脚部动词的加工（N400降低），说明BOIs的调节作用具有神经特异性。

4） 个体差异分析表明，错觉体验强度调节解码效果，提示传感器运动敏感性可能是影响具身语言处理的重要因素。

这些发现强调了感知运动信息在语言理解中的功能性作用：它并非静态或仅限于某一处理阶段，而是以动态、可塑的方式支持语义表征，且其神经复用可根据当前身体状态进行“软组装”（soft-assembled）。这支持了现代具身认知模型的核心观点：概念表征是多元、分布式的，并高度依赖情境和任务需求。

本研究方法学上的创新——使用BOIs靶向分布式的传感器运动信息，并结合stRSA解析神经动态——为未来研究提供了新范式。需要注意的是，手部和脚部条件的不对称结果（脚部解码较弱）可能源于日常体验中手部动作更依赖视觉-触觉整合，而脚部动作则不然，这提示不同效应器的感知运动 grounding 强度可能存在差异。

总之，这项工作深化了我们对语言理解中神经复用机制的认识，并为发展更全面的具身认知模型提供了重要证据。未来研究可进一步探索BOIs与其他干预技术的结合，以及在更丰富语义语境（如句子理解）中的动态过程。