频率标记脑电图揭示视觉自我身份的自发类别区分机制

本研究通过结合频率标记脑电图（EEG）与快速周期性视觉刺激（FPVS）技术，探讨了视觉自我身份类别区分的神经机制。研究人员发现，自我手部图像在自我中心视角下诱发更强的神经响应，尤其在枕叶和额中央区域，表明自我手部识别依赖于视觉与感觉运动表征的自动关联。该研究为理解身体自我表征的神经基础提供了新证据，并为发展早期身体自我意识评估方法奠定基础。

　　

我们每天都在使用双手与世界互动，但你是否想过，大脑是如何在瞬间识别出"这是我的手"？这种看似简单的自我身份识别能力，实际上涉及复杂的神经机制。从进化角度看，人类双手在认知、情感和语言发展中都扮演着关键角色；从个体发育角度来看，双手可能是我们最早区分自己身体与他人身体的窗口。当我们用自己的手操作物体或与他人互动时，我们不断从第一人称视角获得手的视觉特征，这些视觉信息又与触觉和本体感觉输入持续关联。这种多感官信号的汇聚对于形成连贯的身体自我意识至关重要——只有汇聚了多感官信号的手才是"我的手"。

然而，以往关于自我身份神经机制的研究主要集中于面部识别，鉴于面部特征在身份识别中的重要作用，即使在没有直接视觉接触的情况下也能进行识别。在这项发表于《iScience》的研究中，Mattia Galigani等研究人员将关注点转向手部这一研究不足却又至关重要的领域，旨在揭示视觉自我身份类别区分的神经机制。

为了探究这个问题，研究团队采用了创新的实验方法，将脑电图（EEG）与快速周期性视觉刺激（FPVS）技术相结合。这种刺激协议基于一个公认的发现：以特定频率（如4Hz）呈现的视觉刺激能够精确地在刺激频率上诱发电生理脑活动。虽然FPVS传统上局限于低阶视觉过程的研究，但近年来已扩展到评估更复杂图像的视觉区分能力，并为身体部位的处理提供了灵敏的测量方法。

研究人员设计了两个主要实验和一个行为实验。在实验1中，他们控制了统计规律性的影响，将自我手部图像与陌生人手部图像进行比较；实验2则控制了熟悉度因素，比较了自我手部与伴侣手部的神经响应；实验3使用相同的刺激参数，验证参与者能否明确检测到刺激序列中自己手部的存在。所有实验都操纵了手部图像的视角（自我中心视角vs异我中心视角），以考察视角对自我身份识别的影响。

研究采用的主要技术方法包括：频率标记脑电图（EEG）记录神经活动响应，快速周期性视觉刺激（FPVS）范式以4Hz基础频率呈现标准刺激，0.8Hz oddball频率呈现目标刺激，实验设计包含身份（自我/他人/熟悉人）和视角（自我中心/异我中心）双因素操纵，以及行为实验采用信号检测论分析测量被试对自我手部识别的敏感性和反应偏向。

实验结果

实验1发现

研究发现该范式能够有效揭示手部身份类别区分的神经指标，在0.8Hz及其谐波处发现了显著的响应。统计分析显示，身份主效应显著，自我手部比他人手部诱发更大的响应，表现在额中央集群（Fz、F4、Fc2；Fc2处p=0.029）和后枕叶集群（POz、Oz、O2；O2处p=0.008）。更重要的是，发现了显著的身份×视角交互作用，表现在额中央（Fz、F4、FcZ、Fc2；Fc2处p=0.025）和后枕叶集群（P8、O1、Oz、O2；O1处p=0.024）。事后比较表明，这种效应是由自我手部在自我中心视角下比异我中心视角下诱发更强响应所驱动（在各集群中F4处p=0.012，P8处p=0.029），而在识别他人手部时视角间无差异。

实验2发现

同样观察到了手部身份类别区分的神经指标，在0.8Hz的前13个谐波处均发现显著响应。虽然未发现显著的身份主效应或视角主效应，但再次发现了显著的身份×视角交互作用，表现在额中央（F4、C4、Fc4；F4处p=0.010）和后枕叶集群（P8、PO8、Oz、O2；P8处p=0.003）。事后检验显示，这种效应由自我手部在自我中心视角下比异我中心视角下诱发更强响应所驱动（在各集群中C4处p=0.002，P8处p=0.003），而熟悉手部识别中无视角差异。

实验3发现

行为实验结果显示，参与者能够明确检测到刺激序列中自己手部的存在，表现出高敏感性（平均d'=2.68±1.91）和低偏差值（平均准则=-0.29±0.41）。更重要的是，自我中心视角下的敏感性（3.08±1.79）显著高于异我中心视角（t₁₆=2.401，p=0.027），而反应准则在视角间无差异。这一行为结果与EEG发现相互印证，表明自我身份视觉区分在自我中心视角下得到增强。

研究结论与意义

本研究通过频率标记EEG技术揭示了视觉自我身份自发类别区分的神经机制，主要有以下发现：

首先，研究证实人类大脑具备快速自动的机制来区分不同身体身份，即使身份信息仅通过手部视觉特征提供。这种神经区分得到了行为实验的平行验证——参与者能够准确报告刺激序列中自己手部的存在。

其次，身体自我身份的特殊性体现在与手部图像视角的交互作用中。无论与陌生人手部（实验1）还是熟悉人手部（实验2）比较，自我手部识别的特殊性在于视角调制——自我手部图像在常规的自我中心视角（我们通常观察自己手部的视角）下诱发的oddball响应显著大于异我中心视角。这种视角效应与自我-他人区分强烈依赖于空间参考框架的观点一致。

最重要的是，交互效应的地形定位揭示了支持自我手部区分的神经机制的关键方面。研究发现自我手部在自我中心视角下在后枕叶和额中央集群均引起显著响应。后部分布与任务的视觉性质一致，也与先前电生理、神经成像和脑刺激研究强调的手部选择响应头皮定位一致。而额中央集群的出现可能揭示了感觉运动区域参与自我手部区分，这与致力于身体自我表征的整合多感官网络的假设相容。

与描绘他人身体的图像不同，我们只能获得他人身体的视觉表征，而代表身体自我的视觉刺激还能直接访问感觉运动信息。从我们的身体中，我们不断接收与自我中心视角下自我手部视觉特征相关联的运动、体感和本体感觉差异。这支持了以下观点：自我手部在常规（自我中心）视角下的处理依赖于视觉和感觉运动表征之间的关联，这种关联可能在手部运动过程中发生。

总之，本研究通过聚焦手部表征，揭示了支持身体自我身份类别区分的神经动力学特征。研究表明：i)人类大脑具备快速自动的机制来区分不同身体身份，即使身份信息由手部视觉特征提供；ii)身体自我身份的特殊性源于与手部朝向的交互作用，自我手部图像在常规（自我中心）视角下表现出更大的响应；iii)支持自我手部区分的神经机制依赖于视觉和感觉运动表征之间的关联。

这一成功应用于成人的范式具有高信噪比（SNR）和极短的刺激呈现时间，为探索早期生命发展中身体自我表征的代理——自我手部身份区分开辟了道路。与面部不同，我们手部（在自我中心视角下）的视觉细节从我们第一次尝试运动时就可获得，并且它们与感觉运动表征持续关联。因此，在发展背景下，手部可能是体验多感官信号汇聚的关键身体部位，这种汇聚反过来又允许原始身体自我身份的出现。

该研究也存在一些局限性。例如，本研究仅关注支持手部身份编码的神经机制。未来该协议的应用可以探索其他身体部位的身份识别，或者调查发育人群或临床人群中的这些机制，从而为身体自我表征的发展轨迹和障碍提供见解。