虛擬現(xiàn)實的使用經(jīng)驗可以改變?nèi)说淖晕艺J知，比如形成對虛擬肢體的擁有感，類似經(jīng)典的橡膠手效應(yīng)。進一步，虛擬現(xiàn)實還會造成自我認知的有關(guān)動作控制的認知進程的改變。施動感是指個體主觀意識到自己是動作的控制者的感覺，這部分自我認知也可能“讓渡”給虛擬肢體。雖然虛擬現(xiàn)實的時代大潮鋪面而來，虛擬化身造成的施動感改變的認知和神經(jīng)機制目前都不明確。
近日，北京大學(xué)心理與認知科學(xué)學(xué)院魏坤琳教授課題組在Cerebral Cortex上發(fā)表題為 Neural correlates of an illusionary sense of agency caused by virtual reality（doi.org/10.1093/cercor/bhad547）的論文，對虛擬現(xiàn)實造成的施動感的認知和神經(jīng)機制進行了創(chuàng)新研究。該研究使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)操縱個體對虛擬手的施動感發(fā)生改變，并利用經(jīng)典的時間捆綁范式對施動感進行客觀測量，同時進行功能性核磁共振研究，試圖厘清虛擬現(xiàn)實造成的施動感改變的神經(jīng)基礎(chǔ)。
行為學(xué)上，實驗組被試在虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練期間利用虛擬手完成了一系列運動任務(wù)，他們的時間捆綁效應(yīng)也在訓(xùn)練后得到增強（圖1），證明虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練增強了他們對虛擬手的施動感；而控制組被試在虛擬現(xiàn)實訓(xùn)練時沒有看到虛擬手，他們在訓(xùn)練前后的時間捆綁效應(yīng)也沒有明變化。行為學(xué)結(jié)果證明了個體在實時控制虛擬肢體與環(huán)境進行運動交互后，其施動感可以遷移到虛擬肢體上，和實驗室前述研究一致。
圖1 時間捆綁效應(yīng)
腦成像分析中，傳統(tǒng)的施動感相關(guān)腦區(qū)（通常涉及主動動作控制）中，發(fā)現(xiàn)僅有右側(cè)角回AG表現(xiàn)出和行為學(xué)結(jié)果類似的組間交互作用（圖2a）。該區(qū)域前后測神經(jīng)信號的變化和行為學(xué)上時間捆綁效應(yīng)的前后測變化的相關(guān)邊緣顯著。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，右側(cè)下頂葉IPL特異性地表征了觀察虛擬肢體動作所引起的時間捆綁效應(yīng)（圖2b）。同樣地，該腦區(qū)的神經(jīng)信號在虛擬現(xiàn)實體驗前后的改變也和行為學(xué)的改變有相關(guān)性。因此，腦成像結(jié)果支持了右側(cè)AG和IPL參與表征運動觀察引起的時間捆綁效應(yīng)以及對虛擬肢體的施動感的表征。有意思的是，這些腦區(qū)并不與運動計劃、運動控制直接相關(guān)，反而與因果推理、失配偵測等高級認知加工有關(guān)。這表明虛擬現(xiàn)實造成的施動感錯覺可能和感知覺反饋的回溯性處理有關(guān)。
圖2 右側(cè)AG和IPL激活與時間捆綁效應(yīng)相關(guān)
文章的第一作者是課題組的在讀博士生蔡依洋，北京大學(xué)心理與認知科學(xué)學(xué)院教授魏坤琳為本文通訊作者。楊慧超、王曉莎、熊子羿、Simone Kühn教授和畢彥超教授也為本文做出了重要貢獻。這項研究得到了國家自然科學(xué)基金項目、科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項目和基金委面上項目的資助。
2024-02-20