影响本体感觉准确性的因素:关节位置再现测试分析

《Biological Psychology》:Factors Influencing Proprioceptive Accuracy: an Analysis of the Joint Position Reproduction Test

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年06月27日 来源:Biological Psychology 3.3

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  Bence Gergely|áron Horváth匈牙利改革宗教会卡罗利·加斯帕尔大学,普通心理学与方法论系摘要关节位置再现测试是评估本体感觉精确度最常用的方法之一。研究表明,该测试的某些特征会影响精确度,但也有研究得出现矛盾结果,同时还存在各因素之间的相互作用。本研究探讨了起

  
Bence Gergely|áron Horváth
匈牙利改革宗教会卡罗利·加斯帕尔大学,普通心理学与方法论系

摘要

关节位置再现测试是评估本体感觉精确度最常用的方法之一。研究表明,该测试的某些特征会影响精确度,但也有研究得出现矛盾结果,同时还存在各因素之间的相互作用。本研究探讨了起始位置、运动类型(主动或被动)、速度、幅度以及在目标位置停留的时间等因素如何影响误差的大小和方向。我们采用被试内设计,设置了完整的因子组合:2种起始位置(30°或150°)×2种运动类型(主动或被动)×3种运动幅度(30°、60°或90°)×2种速度(12°/秒或24°/秒)×2种在目标位置停留时间(2秒或4秒),以左侧肘关节为测量对象,运用广义线性混合模型分析了135名大学生的数据。在第一个模型中,以绝对误差作为因变量,我们发现运动类型、速度和幅度具有显著的主效应,同时幅度与速度、幅度与起始位置以及幅度与速度和误差方向的交互作用也显著。较大的运动幅度和速度以及被动运动会导致更高的误差值。速度会放大幅度带来的负面影响;起始位置与幅度的交互作用则反映了目标位置可能产生的影响。在第二个模型中,以误差方向作为因变量,我们发现起始位置具有显著主效应,同时起始位置与速度以及起始位置与幅度的交互作用也显著。参与者倾向于向起始位置出现误差,而较高的速度和幅度会加剧这种倾向。这些结果对JPR测试的标准化具有重要意义,为确保结果的可比性,我们建议对运动类型(主动或被动)、幅度、速度以及目标位置进行标准化处理。

引言

本体感觉是指基于来自肌梭、关节和皮肤感受器的外周信号,并经过中枢信号调节后,对运动系统的感知,这些中枢信号包括运动指令的传出副本以及用力感(Proske & Gandevia, 2012)。精确度可视为偏差与精准度的结合体(国际标准化组织,1994)。因此,本体感觉精确度可定义为个体在感知本体感觉信号时的偏差与精准度,这些信号包括关节位置感、运动轨迹、速度、用力感、肌肉张力、重量和大小感知等(Horváth, Ferentzi, Schwartz等,2023)。这种能力与身体方面的因素如体育活动及衰老过程(Ribeiro & Oliveira, 2011),以及心理方面的因素如身体所有权感(Chancel and Ehrsson, 2023; Horváth等,2020)存在关联。本体感觉精确度是感觉运动功能的重要方面(Aman等,2015)。然而,对于如何评估这一能力以及哪些因素会影响它,我们的理解仍存在局限。例如,相关文献常常忽视一个事实,即本体感觉精确度仅能作为一个统称,因为它因测量方法和身体部位的不同而有所差异。因此,不同身体部位或使用不同测试方法测得的精确度不具备普遍性,即使在同一测试中不同身体部位之间,以及同一身体部位使用不同测试时,也会出现差异(Horváth, Ferentzi, Schwartz等,2023)。
最常用的评估方法之一就是关节位置再现测试(JPR)(Han等,2016; Horváth等,2023)。在该测试中,需要将身体部位以被动方式(即关节由外部力量移动)或主动方式(即由受试者自己移动)以特定速度移动到目标位置。关节会在目标位置保持一定时间,之后再返回起始位置。随后,受试者需要通过相同侧关节或对侧关节,以被动或主动方式重新再现该位置。通过组合和改变这些因素,可以形成多种不同的测试变体。
Goble(2010)研究了测试类型(对侧或同侧)、肢体侧性(优势肢或非优势肢)、运动类型(主动或被动)、运动幅度和速度、目标位置以及在目标位置停留时间等因素的差异。研究发现,同侧测试的精确度高于对侧测试,非优势手也更具优势。主动运动的精准度更高,这是因为运动指令的传出副本起到了作用。较大的运动幅度和更快的运动速度会导致精确度下降,这可能是由于感觉运动噪声增加所致。此外,由于较慢的运动会被感知为持续时间更长(即“tau效应”),因此会导致受试者超过目标位置(Goble, 2010)。还有研究指出,在目标位置停留更长时间有助于增强神经表征,从而提升表现水平(Goble, Noble & Brown, 2010)。
不过,有些研究结果并未得到重复验证。有些研究(Carranza等,2025)未发现主动运动与被动运动之间存在差异,而另一些研究(Elangovan等,2014; Niessen等,2009)则认为被动版本的精确度更高。那些同时考察多个因素的研究往往能发现它们之间更为复杂的交互作用。Lubiatowski(2014)发现,运动类型(主动 vs. 被动)的影响取决于目标位置。Gritsenko等(2007)指出,系统误差取决于运动幅度与运动类型、运动速度与运动类型以及运动幅度与运动速度之间的交互作用。还有研究发现了速度、目标位置与运动类型之间的交互作用(Tsai等,2024)。
除了用于评估之外,还有多种方法可用于评价测试表现,而这些方法会极大影响结果的解释。通常,研究人员会测量系统/恒定误差(有符号误差的平均值)、可变误差、绝对误差和/或总误差。有符号误差是指观测位置与目标位置之间的有符号距离,其在多次试验中的平均值反映了位置判断的偏差,也就是系统/恒定误差。可变误差则是误差的标准差,体现了围绕系统误差的离散程度,即相对于主观参考标准的变异程度/精准度不足。有符号误差绝对值的平均值称为绝对误差,它反映了误差的平均大小,而总误差则是目标位置与实际位置之间平均平方差的平方根(Boisgontier等,2012)。选择不同的评价指标会带来不同结果,因为不同指标可能会得出不同结论(Boisgontier等,2012; Goble等,2012; Horváth等,2024)。
另一个为该研究领域增添复杂性的重要因素是JPR测试中各因素之间的相互依赖关系。当关节以一定幅度从起始位置向某个方向移动时,目标位置就会自动确定。由于解剖结构上的限制(关节的活动范围),旋转方向也可能被固定下来。换句话说,如果起始位置、运动方向和幅度都已确定,那么目标位置就无法成为一个独立变量。在这种情况下,起始位置与幅度之间的交互作用就能体现其影响。在本研究中,我们选择了相对较大的运动幅度,这样就可以在活动范围接近端点处设置两个起始位置,并且保持固定的旋转方向。
根据之前的研究结果,目前尚不清楚在肘关节的JPR测试中,究竟是哪些因素影响了测试表现。本研究旨在通过全因子设计,检验以往研究中关于同侧测试和左侧肘关节的所有重要因素,从而能够更详细地分析高阶交互作用。我们推测,主动运动、较小的幅度和速度,以及在目标位置停留更长时间,都会提升精确度。同时,我们也预计运动类型、速度、幅度和起始位置之间会存在交互作用。为了区分影响误差大小的因素(绝对误差)与影响误差系统方向性的因素(系统误差),我们设计了不同因变量的模型。

章节节选

参与者

本研究整合了之前两项研究的数据(Horváth等,2024;Koncz等,2025)。最终样本共包含135名参与者(年龄均值20.89岁,标准差3.19岁,其中84.4%为女性),他们均为大学生。这两项研究都属于实验研究,当前分析使用了干预前的数据。那些报告肘部存在疼痛或损伤的参与者被排除在外。这些参与者均确认没有接受过任何神经系统或精神疾病的治疗,也没有处于药物影响之下

绝对误差模型

绝对误差模型的边际R2和条件R2分别为0.075和0.122,

讨论

本研究旨在探究某些因素如何影响关节位置再现测试的表现,具体研究了运动类型(主动或被动)、幅度和速度、起始位置以及在目标位置停留时间等因素对右侧肘关节及同侧肘关节测试表现的影响。
分析结果表明,主动再现的精确度高于被动再现。这两种方式的主要区别在于,主动运动时

伦理审批声明

本研究是对公开可获取的数据集进行的二次数据分析,原始研究均已获得相应伦理委员会的批准。

资金支持声明

本研究得到了文化和创新部以及国家研究、发展与创新基金的支持,资金来源于大学研究奖学金计划。

关于稿件准备过程中生成式AI及AI辅助技术的声明

作者在稿件准备过程中未使用任何生成式AI及AI辅助技术。

利益冲突披露声明

作者声明不存在任何利益冲突。

CRediT作者贡献说明

áron Horváth:撰写——审阅与编辑,撰写——初稿,指导,资源提供,项目管理,研究实施,数据整理,概念构建。Bence Gergely:撰写——初稿,可视化处理,软件应用,方法设计,定量分析,概念构建。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的、可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。
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