具身虚拟手增强运动错觉并与自发性肌肉活动相关:一项sEMG研究

《Neuropsychologia》:Embodied Virtual Hands Intensify Kinesthetic Illusion and Are Associated with Spontaneous Muscle Activity: A sEMG Study

【字体: 时间:2026年07月21日 来源:Neuropsychologia 2.5

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  视觉诱导运动错觉(V-KI)——一种在没有实际肢体运动的情况下产生运动感觉的现象——已被证明可以增强与随意运动相关的脑活动,并调节脊髓水平的下行通路。在本研究中,研究人员试图确定这些效应是否延伸到外周肌肉,以及该反应的幅度是否依赖于虚拟身体具身化的强度。26名

  
视觉诱导运动错觉(V-KI)——一种在没有实际肢体运动的情况下产生运动感觉的现象——已被证明可以增强与随意运动相关的脑活动,并调节脊髓水平的下行通路。在本研究中,研究人员试图确定这些效应是否延伸到外周肌肉,以及该反应的幅度是否依赖于虚拟身体具身化的强度。26名健康受试者在操控空间对齐并包含一次在运动观察前进行的单次触觉启动程序的条件下,观察自己手部执行腕部运动的视频。在V-KI期间,从尺侧腕伸肌(ECU)和桡侧腕屈肌(FCR)记录表面肌电图(sEMG)。触觉启动增加了所有权的评分和错觉强度。相比之下,sEMG在条件水平上的差异较小,且并非在所有比较中一致观察到。广义线性混合模型分析显示,sEMG活动可由错觉强度预测,并存在触觉启动的额外主效应。这些发现表明,V-KI与外周肌肉活动相关,且这种效应与运动错觉的强度密切相关。
**论文解读:视觉诱导运动错觉中外周肌肉活动的具身化调节机制**

**研究背景与问题**

视觉诱导运动错觉(V-KI)是一种通过视觉刺激使个体感受到肢体运动而实际肢体并未移动的心理现象。既往研究表明,V-KI能够激活与随意运动重叠的脑区(如辅助运动区、前运动皮层、纹状体和顶叶区域),并调节脊髓水平的Ia传入下行通路,因此在神经康复中具有潜在应用价值。然而,V-KI是否能够诱发外周肌肉的自主活动,以及这种活动与主观错觉强度之间的关系尚不明确。已有研究在肌腱振动诱发的运动错觉中观察到拮抗肌的肌电活动,但在纯视觉刺激引发的V-KI中,自发肌肉活动的存在及其与虚拟身体具身化程度的关系仍缺乏系统证据。此外,虚拟身体的具身化(即身体所有权感)可能通过多感觉整合调节运动系统的激活,但这一假设尚未在V-KI范式下得到直接检验。因此,本研究旨在探讨V-KI期间外周肌肉活动(通过表面肌电图记录)与主观错觉强度的关联,并考察触觉启动(一种增强身体所有权的程序)对错觉强度和肌肉活动的影响。

**研究内容与结论**

研究人员招募了26名健康右利手受试者(10男16女,年龄22–28岁),随机分为触觉组和控制组。所有受试者观察自己右手(经水平翻转处理)执行腕部屈伸运动的视频,视频持续6秒(3秒伸展+3秒屈曲)。实验共5个条件,通过操控虚拟手与实际手之间的空间偏移(0 cm、5 cm、10 cm)以及是否施加触觉启动(在运动观察前进行10分钟的单次软刷触摸手指背侧刺激)来构建。控制组以观察静态手部图像代替触觉启动。所有条件均在上臂覆盖毛巾以避免视觉反馈,并在暗室中进行。每位受试者完成5个试次(每个条件一次),采用固定顺序呈现(触觉启动条件在后)。在每次运动观察后,受试者通过视觉模拟量表报告身体所有权感和错觉强度。同时,从尺侧腕伸肌(ECU)和桡侧腕屈肌(FCR)记录表面肌电图(sEMG),并以超过静息平均值+6标准差的总时间作为肌肉活动指标(Active time)。使用Friedman检验比较条件间差异,并采用广义线性混合模型(GLMM)分析错觉强度、触觉启动与sEMG活动的关系。

**主要结果**

**心理效应**:在触觉组中,条件显著影响所有权感(χ2(4)=33.11, p<0.001)和错觉强度(χ2(4)=40.71, p<0.001)。事后比较显示,触觉启动条件(With 0 cm、With 10 cm)的所有权评分和错觉强度均显著高于无启动条件(Without 0 cm、Without 5 cm、Without 10 cm)。控制组中条件效应也显著,但模式不一致,未呈现系统性触觉启动效应。

**生理效应**:在触觉组中,ECU和FCR的Active time均受条件显著影响(ECU: χ2(4)=20.85, p<0.001; FCR: χ2(4)=19.63, p<0.001),触觉启动条件下肌肉活动 tend 高于基线条件。控制组中仅ECU存在弱效应(χ2(4)=9.62, p=0.047),FCR无显著效应,且事后比较均未达到校正显著性。

**GLMM分析**:以sEMG Active time为因变量,受试者为随机截距,构建候选模型。最佳拟合模型(Model 2,AIC=3290.32)显示,触觉启动(估计值=0.86, p<0.001)和错觉强度(估计值=0.066, p=0.028)均为显著预测因子,但交互作用不显著(p=0.316)。这提示sEMG活动与错觉强度正相关,且触觉启动具有独立主效应,但未调节错觉强度与肌肉活动的关系。

**讨论与结论**

研究结果表明,V-KI期间的自发肌肉活动与主观错觉强度存在关联,且触觉启动增强的具身化程度可提高错觉强度。虚拟身体的所有权感增强可能增加视觉反馈的自我相关性,从而在视觉-本体感觉整合中赋予视觉信息更高权重,促进错觉产生。但该研究未揭示因果机制,肌肉活动可能源自注意、唤醒或轻微随意收缩等非特异性因素。局限性包括:使用主观问卷评估错觉(敏感性有限)、空间偏移范围较小(5–10 cm,可能仍在近体空间内)、仅记录两块前臂肌肉、触觉启动条件固定顺序(无法完全排除顺序效应)。未来需结合神经影像或脑电图(EEG)-sEMG相干性分析来阐明神经起源。

**研究结论**:预先的触觉启动刺激增强了所有权感和视觉诱导运动错觉的强度,且试次间的错觉强度与V-KI期间的外周肌肉活动相关。这些发现支持主观错觉强度与sEMG输出之间的知觉-生理关联。未来需结合直接探测皮质脊髓或脊髓兴奋性的方法来确定该关联的神经起源。
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