《Experimental Brain Research》：Haptic illusion during finger-held disk rotation: revisiting a deceptively simple illusion
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由Cormack（1973）报告的“盘旋转”触觉错觉（haptic illusion）中，一只手握住一个盘或硬币，另一只手用拇指和食指将其端对端旋转，旋转手会感知到盘或硬币更长。这种错觉可能源于旋转手和持握手的相互作用。为分离每只手的贡献，研究人员使用了两个定
由Cormack（1973）报告的“盘旋转”触觉错觉（haptic illusion）中，一只手握住一个盘或硬币，另一只手用拇指和食指将其端对端旋转，旋转手会感知到盘或硬币更长。这种错觉可能源于旋转手和持握手的相互作用。为分离每只手的贡献，研究人员使用了两个定制装置，允许盘独立旋转和持握。二十名参与者操作了直径分别为30 mm和39 mm的盘，并在以下条件下旋转一分钟：（a）双手正常使用，（b）双手同时使用两个定制装置进行旋转和持握，以及（c）仅用单手进行旋转或持握。在条件（a）和（b）下，错觉幅度增加到与Cormack（1973）报告的水平相当。然而，在条件（c）下，旋转手的错觉增长约为条件（a）和（b）下获得的25%，而持握手几乎没有错觉。尽管如此，使用条件（c）中“单手”条件下获得的每个错觉幅度重建估计错觉，该估计显示出一个逐渐增长的适度错觉。旋转手的旋转可能主要贡献于错觉，而持握手以交互方式参与其中。研究人员还讨论了适应（adaptation）、后效（aftereffect）和对比效应（contrast effect），这些可能涉及此错觉背后双手信号的处理。
### 研究背景与问题
触觉系统作为最复杂的感官模态之一，整合了触觉、本体感觉和运动信息及其动态交互，但其在神经生理、行为和心理层面的研究相对视觉系统较少。视觉和触觉系统之间存在紧密的跨模态交互，例如视觉错觉在触觉域中常被观察到，表明两者共享某些机制，但也存在差异。Cormack（1973）报告了一种引人注目的“盘旋转触觉错觉”（disk-rotating haptic illusion）：当一只手握住盘，另一只手用拇指和食指旋转盘时，旋转手会感知到盘直径沿旋转轴方向伸长。该错觉在视觉观察时消失，提示视觉可能主导触觉。然而，此错觉的机制尚不明确，特别是每只手的具体贡献及其交互作用。Cormack提出了两种假设：（a）持握手主导假说，认为持握手指适应于盘边缘的曲率，导致感知变平；（b）双手交互假说，认为旋转手和持握手的适应差异导致感知变化。但Cormack未能区分这两种假设，且后续研究极少。为阐明此错觉的机制，研究人员开发了两种定制装置，允许独立评估旋转手和持握手的作用，并探究双手信号的整合过程。该论文发表在《Experimental Brain Research》。
### 关键技术方法
研究人员招募了20名日本大学生（10名男性，平均年龄21.3岁，SD=1.5岁），均为右利手且无错觉先验知识。使用两种定制装置：自旋转装置（self-rotation device）让单手旋转盘，自动旋转装置（auto-rotation device）让持握手被动旋转盘。刺激为直径30 mm和39 mm的灰色塑料盘。实验包括普通双手条件（a）、双手装置条件（b）和单手条件（c，仅旋转手或仅持握手），每个条件持续60秒，每5秒通过匹配图形（sheet-A或sheet-B）报告感知大小，记录旋转速度。错觉幅度以百分比计算，并采用方差分析（ANOVA）和模拟错觉幅度（SMI）评估双手交互。
### 研究结果
- **普通条件与双手装置条件**：在普通双手条件下，使用30 mm和39 mm盘均获得与Cormack（1973）相当的错觉幅度。双手装置条件（39HR）的错觉幅度与普通条件无显著差异，证实了装置的可靠性。
- **单手条件**：在单手条件下，旋转手（39R）的错觉幅度约为普通条件的25%，且随时间显著增长（从15秒起明显）；持握手（39H）的错觉幅度几乎无变化，甚至出现负值（感知缩小）。方差分析显示条件与时间的主效应及交互效应显著（F(44,836)=4.09, p<0.001, ηp2=0.177），旋转手与持握手之间的差异在15-60秒显著（p<0.05）。
- **模拟错觉幅度（SMI）**：通过单手条件数据计算SMI，结果显示SMI高于单手条件但低于双手条件（平均13.9% vs. 30.4%），且与旋转手条件无显著差异，表明旋转手单独贡献了错觉，但双手交互进一步增强了错觉。
### 讨论与结论
讨论部分指出，旋转手主要贡献于盘旋转错觉，明确支持Cormack的假设（b），否定了持握手主导的假设（a）。SMI未能达到双手条件的水平，表明双手信号并非简单累加，而是通过交互整合（如适应后效和对比效应）增强错觉。对比效应可能源于双手形成的不同盘图像之间的差异，类似于Ebbinghaus尺寸对比错觉。局限性包括：单手条件可能改变本体感觉输入，匹配图形方法依赖视觉表象，装置尺寸限制（仅39 mm盘）等。结论：盘旋转错觉主要由旋转手产生，双手条件下通过适应、后效和对比效应的交互整合，使错觉幅度更大。该研究不仅揭示了触觉错觉的机制，还为探索双手交互和跨模态现象提供了工具。
