Name: 自我与其他起源之间模棱两可的虚拟手:主人翁感和其他生产机构 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-10-28T14:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 1 s
Description: 探索虚拟现实中的模糊手部运动如何影响身体自我意识，通过测量皮肤电反应分析主人翁感与能动性。该方法揭示快速运动会削弱主人翁感，而慢速运动则能维持稳定的自我感知。

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本工作由早稻田大学资助。

本研究中所述所有方法均经日本长冈技术科学大学独立伦理委员会批准，符合世界医学协会《医学伦理守则》（《赫尔辛基宣言》）的规定。未收集本科生的任何可识别信息。在参与实验前，向参与者详细说明实验内容，并要求其签署书面同意声明。所有受试者均签署了书面知情同意书，并由日本长冈技术科学大学存档保存。
1. 准备七种类型的视频
注意：总共需制作七个视频，包括一次实验前阶段的视频，以及针对每种性别的“稳定”、“慢速”和“快速”条件（图1）下的实验阶段视频（三种条件 × 两种性别，共六个视频）。
<ol>
	<li>在实验室内放置一张桌子和两把椅子，桌上设置一个手部支撑垫（约 35 × 60 cm 的白色垫子，倾斜约 25 度）以及一个显示器（图 2）。标记这些位置，以便在实验过程中准确复现。</li>
	<li>当参与者坐在椅子上时，将一台 360° 摄像机置于其视线水平位置（图 2）。</li>
	<li>在无人入镜的情况下开始摄像，持续约 20–30 秒，作为实验前的预录阶段，以确保每位参与者的视野清晰合理。</li>
	<li>为制作展示男性参与者的视频，让一名男性实验员（实验员 A）穿上实验服，坐在椅子上，并将其左手掌心朝上放置于手部支撑垫上，注意手指之间互不接触，且不接触垫面。</li>
	<li>使用节拍器应用程序和智能手机播放每分钟 60 拍的四拍参考音。</li>
	<li>让另一名实验员（实验员 B）面向实验员 A 坐下，手持画笔（图 3）。</li>
	<li>开始摄像，用于录制“稳定”条件下的视频。</li>
	<li>依据参考音，让实验员 B 用画笔以恒定速度持续轻刷实验员 A 的全部手指 80 秒。同时，实验员 B 需记住画笔的运动轨迹，以便后续重复。</li>
	<li>由第三名实验员操作，展示一个约 30 cm 的厨房刀具（刀刃 20 cm）出现、快速划过实验员 A 的左手腕部后消失的动作，全过程持续 5 秒（图 4）。</li>
	<li>动作结束后再等待 5 秒，停止摄像。</li>
	<li>重新开始摄像，用于录制“慢速”条件下的视频。</li>
	<li>重复步骤 1.8，但调整画笔的运动轨迹以避免单调重复。</li>
	<li>在开始后 60 秒，让实验员 A 以稳定缓慢的速度连续开合五指 20 秒（20 秒完成一次开合循环，速度约为 1.3 mm/s；图 5(A)）。</li>
	<li>重复步骤 1.9 和 1.10。</li>
	<li>再次开始摄像，用于录制“快速”条件下的视频。</li>
	<li>重复步骤 1.12 至 1.14，但将手指开合速度由慢变快（2 秒完成一次开合循环，速度约为 35 mm/s；图 5(B)）。</li>
	<li>重复步骤 1.4 至 1.16，将实验员 A 由男性更换为女性，以制作另外三段适用于女性参与者的视频。</li>
	<li>移除摄像机。通过佩戴头戴式显示器（HMD），坐在椅子上并将左手放在手部支撑垫上，检查所录制的视频是否与真实场景一致。</li>
	<li>如有必要，练习准确复现画笔的运动轨迹。</li>
</ol>
2. 实验步骤
<ol>
	<li>招募超过18名健康成年人（年龄约18–25岁，性别比例为50%更佳），无重大疾病史，未参与过类似实验，且母语相同，用于收集主观报告。每位参与者需单独进行实验。</li>
	<li>含/不含手指运动的橡胶手错觉（RHI）实验及皮肤电导反应（SCR）测量
	<ol>
		<li>执行以下步骤，由同一名实验者（其外貌与所用视频中实验者B相同）与参与者互动。必要时可寻求协助。</li>
		<li>要求参与者穿上实验服并就座。在清洁其右手食指和无名指后，将连接至SCR数据采集设备的Ag–AgCl电极贴附于上述手指上。保持手部下垂且不接触任何物体。设置采样率为500样本/秒，并开始记录SCR数据。</li>
		<li>向参与者提供以下三项指示： 
		1. “你的任务是将左手掌心朝上放在手托上，并保持手部稳定” 
		2. “请尽量放松。” 
		3. “佩戴头戴式显示器（HMD）时，请注视你的左手”。</li>
		<li>让参与者佩戴屏幕为黑色的HMD。将HMD画面镜像至桌面上的显示器，直至实验结束。</li>
		<li>宣布后，在HMD上播放实验前阶段的视频。要求参与者环视四周，确保视野自然。如有异常，调整HMD或座椅高度，直至参与者感到舒适。</li>
		<li>在HMD上显示黑屏，要求参与者将左手掌心朝上放置于手托上。协助参与者调整姿势，并确保手指之间及手指与手托之间无接触。</li>
		<li>面向参与者坐下，佩戴耳机并手持画笔。准备一段视频，根据参与者的性别选择对应性别的左手，用于三种条件之一。</li>
		<li>从三种条件中随机选择一种开始第一次试验。宣布试验开始后，启动视频。根据桌面上的镜像显示和参考音提示，以与参与者所见同步的时间和位置刷其左手，直至刀具切入为止（图3(B)）。</li>
		<li>在HMD上显示黑屏2分钟，使SCR恢复至基线水平。</li>
		<li>以随机顺序重复步骤2.2.8至2.2.10共五次（总计六次；每种条件各进行两次试验）。每完成两次试验后，询问参与者身体状况是否出现异常。</li>
		<li>停止SCR数据记录。取下HMD及SCR数据采集设备。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>面对面访谈：向参与者提出以下问题，并在录音的同时口头收集回答。
	<ol>
		<li>询问：“你是否看到那只手在移动？” [Q1：用于确认] 
		若回答不是“是”，则跳至步骤2.3.4。</li>
		<li>询问：“你是否注意到两种不同速度的手部运动？” [Q2：用于确认] 
		若回答不是“是”，则跳至步骤2.3.4。</li>
		<li>询问：“你对较慢的手部运动有何感受？” [Q3：用于自主感（SoA）评估]</li>
		<li>询问：“你能告诉我实验过程中是否感受到任何异常感觉吗？” [Q4：自由报告]</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. 数据分析
<ol>
	<li>SCR 数据
	<ol>
		<li>以如下方式确定每次试验的 SCR19,21,22：在最后5秒内（刀具威胁；用于评估SoO）以及紧随其后的5秒内，2–10秒期间出现的最大值与最小值之间的振幅差异。</li>
		<li>根据预先建立的方法计算振幅的大小23 作为： 
		<img alt="静态平衡；方程 SCR = log(1 + 振幅)；信号处理的数学公式" src="/files/ftp_upload/61755/61755equ01.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式 1"></li>
		<li>对所有数据进行Shapiro–Wilk检验。若确认部分数据不符合正态分布，则采用非参数统计检验方法处理数据；否则，采用参数统计检验方法。所有统计检验的显著性水平α均设为5%。</li>
		<li>采用多重比较方法评估三种条件之间的差异。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>面对面访谈
	<ol>
		<li>将回答问题1和/或问题2为“否”的人员的数据进行划分。</li>
		<li>将 Q3 的答案与以下三个在 RHI 研究中用于测量参与者感受行动主体性（Sense of Agency, SoA）的陈述进行比较13. 
		陈述1：手的移动完全符合我的意愿，仿佛在听从我的指挥。 
		陈述 2：我感觉好像能够控制手的运动。 
		陈述3：我感觉仿佛是我导致了我所看到的运动。</li>
		<li>根据每条Q3答案的摘要对其进行分类，并分析整体趋势。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Gallagher, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Philosophical+conceptions+of+the+self%3A+Implications+for+cognitive+science%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Cognitive+Sciences%22%5BJournal%5D)">Philosophical conceptions of the self: Implications for cognitive science.</a> Trends in Cognitive Sciences. 4, 14-21 (2000).</li>
<li>Frith, U., De Vignemont, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Egocentrism%2C+allocentrism%2C+and+Asperger+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Consciousness+and+Cognition%22%5BJournal%5D)">Egocentrism, allocentrism, and Asperger syndrome.</a> Consciousness and Cognition. 14, 719-738 (2005).</li>
<li>Von Helmholtz, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVon+Helmholtz%2C+H+%22Handbuch+der+Physiologischen+Optik%22">Handbuch der Physiologischen Optik</a>. , Leipzig. (1866).</li>
<li>Sperry, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+basis+of+the+spontaneous+optokinetic+response+produced+by+visual+inversion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Comparative+and+Physiological+Psychology%22%5BJournal%5D)">Neural basis of the spontaneous optokinetic response produced by visual inversion.</a> Journal of Comparative and Physiological Psychology. 43, 482-489 (1950).</li>
<li>Richard, H., Sanford, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasticity+in+human+sensorimotor+control%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Plasticity in human sensorimotor control.</a> Science. 142, 45(1963).</li>
<li>Synofzik, M., Vosgerau, G., Newen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+the+comparator+model%3A+A+multifactorial+two-step+account+of+agency%5BTitle%5D)+AND+%22Consciousness+and+Cognition%22%5BJournal%5D)">Beyond the comparator model: A multifactorial two-step account of agency.</a> Consciousness and Cognition. 17, 219-239 (2008).</li>
<li>Botvinick, M., Cohen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rubber+hands+%27feel%27+touch+that+eyes+see%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Rubber hands 'feel' touch that eyes see.</a> Nature. 391, 756(1998).</li>
<li>Nishiyama, Y., Tatsumi, S., Nomura, S., Gunji, Y. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((My+hand+is+not+my+own%21+Experimental+elicitation+of+body+disownership%5BTitle%5D)+AND+%22Psychology+%26+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">My hand is not my own! Experimental elicitation of body disownership.</a> Psychology & Neuroscience. 8, 425-434 (2015).</li>
<li>Asai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Agency+elicits+body-ownership%3A+proprioceptive+drift+toward+a+synchronously+acting+external+proxy%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Agency elicits body-ownership: proprioceptive drift toward a synchronously acting external proxy.</a> Experimental Brain Research. 234, 1163-1174 (2016).</li>
<li>Tsakiris, M., Longo, M. R., Haggard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Having+a+body+versus+moving+your+body%3A+How+agency+structures+body-ownership%5BTitle%5D)+AND+%22Consciousness+and+Cognition%22%5BJournal%5D)">Having a body versus moving your body: How agency structures body-ownership.</a> Consciousness and Cognition. 15, 423-432 (2006).</li>
<li>Dummer, T., Picot-Annand, A., Neal, T., Moore, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Movement+and+the+rubber+hand+illusion%5BTitle%5D)+AND+%22Perception%22%5BJournal%5D)">Movement and the rubber hand illusion.</a> Perception. 38, 271-280 (2009).</li>
<li>Kalckert, A., Ehrsson, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Moving+a+rubber+hand+that+feels+like+your+own+a+dissociation+of+ownership+and+agency%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Human+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Moving a rubber hand that feels like your own a dissociation of ownership and agency.</a> Frontiers in Human Neuroscience. 6, (2012).</li>
<li>Kalckert, A., Ehrsson, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+moving+rubber+hand+illusion+revisited%3A+Comparing+movements+and+visuotactile+stimulation+to+induce+illusory+ownership%5BTitle%5D)+AND+%22Consciousness+and+Cognition%22%5BJournal%5D)">The moving rubber hand illusion revisited: Comparing movements and visuotactile stimulation to induce illusory ownership.</a> Consciousness and Cognition. 26, 117-132 (2014).</li>
<li>Libet, B., Gleason, C. A., Wright, E. W., Pearl, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time+of+Conscious+Intention+To+Act+in+Relation+To+Onset+of+Cerebral+Activity+%28Readiness-Potential%29%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Time of Conscious Intention To Act in Relation To Onset of Cerebral Activity (Readiness-Potential).</a> Brain. 106, 623-642 (1983).</li>
<li>Gunji, Y. P., Minoura, M., Kojima, K., Horry, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Free+will+in+Bayesian+and+inverse+Bayesian+inference-driven+endo-consciousness%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Biophysics+and+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Free will in Bayesian and inverse Bayesian inference-driven endo-consciousness.</a> Progress in Biophysics and Molecular Biology. 131, (2017).</li>
<li>Synofzik, M., Vosgerau, G., Voss, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+experience+of+agency%3A+An+interplay+between+prediction+and+postdiction%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Psychology%22%5BJournal%5D)">The experience of agency: An interplay between prediction and postdiction.</a> Frontiers in Psychology. 4, (2013).</li>
<li>Shimojo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postdiction%3A+Its+implications+on+visual+awareness%2C+hindsight%2C+and+sense+of+agency%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Psychology%22%5BJournal%5D)">Postdiction: Its implications on visual awareness, hindsight, and sense of agency.</a> Frontiers in Psychology. 5, 1-19 (2014).</li>
<li>Armel, K. C., Ramachandran, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projecting+sensations+to+external+objects%3A+evidence+from+skin+conductance+response%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings.+Biological+Sciences%2FThe+Royal+Society%22%5BJournal%5D)">Projecting sensations to external objects: evidence from skin conductance response.</a> Proceedings. Biological Sciences/The Royal Society. 270, 1499-1506 (2003).</li>
<li>Petkova, V. I., Ehrsson, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((If+I+were+you%3A+Perceptual+illusion+of+body+swapping%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">If I were you: Perceptual illusion of body swapping.</a> PLoS ONE. 3, (2008).</li>
<li>Yuan, Y., Steed, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Is+the+rubber+hand+illusion+induced+by+immersive+virtual+reality%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+-+IEEE+Virtual+Reality%22%5BJournal%5D)">Is the rubber hand illusion induced by immersive virtual reality.</a> Proceedings - IEEE Virtual Reality. , 95-102 (2010).</li>
<li>Ramachandran, V., Hirstein, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+perception+of+phantom+limb%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">The perception of phantom limb.</a> Brain. 121, 1603-1630 (1998).</li>
<li>Preston, C., Kuper-Smith, B. J., Henrik Ehrsson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Owning+the+body+in+the+mirror%3A+The+effect+of+visual+perspective+and+mirror+view+on+the+full-body+illusion%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Owning the body in the mirror: The effect of visual perspective and mirror view on the full-body illusion.</a> Scientific Reports. 5, 18345(2015).</li>
<li>Dawson, M. E., Schell, A. M., Filion, D. L. The electrodermal system. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDawson%2C+ME+%22Handbook+of+Psychophysiology%22">Handbook of Psychophysiology</a>. , Cambridge University Press. (2006).</li>
<li>Blanke, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Out-of-Body+Experience%3A+Disturbed+Self-Processing+at+the+Temporo-Parietal+Junction%5BTitle%5D)+AND+%22The+Neuroscientist%22%5BJournal%5D)">The Out-of-Body Experience: Disturbed Self-Processing at the Temporo-Parietal Junction.</a> The Neuroscientist. 11, 16-24 (2005).</li>
<li>Ehrsson, H. H. The experimental induction of out-of-body experiences. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aEhrsson%2C+HH+%22Science%22">Science</a>. 317, New York, N.Y. 1048(2007).</li>
<li>Suzuki, K., Wakisaka, S., Fujii, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substitutional+Reality+System%3A+A+Novel+Experimental+Platform+for+Experiencing+Alternative+Reality%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Substitutional Reality System: A Novel Experimental Platform for Experiencing Alternative Reality.</a> Scientific Reports. 2, 1-9 (2012).</li>
<li>Rohde, M., Luca, M., Ernst, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rubber+hand+illusion%3A+Feeling+of+ownership+and+proprioceptive+drift+Do+not+go+hand+in+hand%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">The rubber hand illusion: Feeling of ownership and proprioceptive drift Do not go hand in hand.</a> PLoS ONE. 6, (2011).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本实验方案的目的是突出说明行为来源是参与者自身还是他人的这一区分在本质上是不可分割的。可以推测，这种不可分割性导致参与者将来自外部的动作视为自身经验的一部分。在此，我们提出一种方法，用于收集在这种情境下的主观感受，并参考了关于自我感（SoO）与行为自主感（SoA）的传统讨论。为实现这一目标，步骤1.13（准备视频）和步骤2.2.8（在合理的情境下播放视频）通过适当地使所观察身体部位的行为与实际行为产生偏移来实现。其他一些步骤则从以下两个方面支持这一目标。第一个方面是使虚拟图像更接近现实。因此，视频中的世界在手部特征（步骤1.4、1.17和2.2.3）、实验室环境（步骤1.1）以及面对的实验者（步骤2.2.1）等方面与真实世界在视觉上保持一致。此外，建立跨模态交互也可能有效，因为这在全身转移错觉中被认为尤为重要24,25。因此，使用360度图像（步骤1.2；匹配视觉信息与头部运动控制）以及精确追踪运动轨迹（步骤2.2.8；视觉与触觉感受的匹配）可能是有效的。第二个方面是拓宽对（虚拟）视觉信息的解释。另一项研究也强调了这一点，该研究使参与者无法确定他们在头戴式显示器（HMD）中看到的内容是虚拟的还是真实的26。虽然该研究通过同等降低虚拟和真实视觉分辨率来实现这一目标，而在本实验方案中，我们在步骤2.2.3中采用了以下两种方法：不提供任何关于将要展示内容的信息，并使参与者放松。考虑到我们在Q3之后向所有参与者提出的问题“猜猜你看到的是哪只手？”的反应，这些措施似乎是有效的，该问题用于验证本实验方案的有效性（这是一个额外问题，无需出现在正式方案中）。结果发现，几乎没有参与者能正确回答所看到的是预先录制的视频，大多数参与者表现出不确定性，并接受了多种可能性。
此外，步骤2.3被认为在评估此类感受方面具有重要意义，即个体将源自他人的身体运动感知为自身产生的运动，而这种感知在客观观察下可能包含矛盾之处。在传统的采用关于拥有感（SoO）/自主感（SoA）问卷的研究方法中，参与者首先会看到实验者预先准备好的描述感受的语句；而在本方案中，参与者被要求用自己的语言描述其感受。这种方法有助于避免实验者提供的表述对参与者自身体验的重新诠释，并能够收集到存在矛盾的回答。事实上，如上所述，大多数参与者报告称所观察到的动作与其自身相关的内容相一致。此外，在步骤2.3.4中，我们还收集到了三名参与者回答“感觉既像是自己的动作，又不像是自己的动作”。值得注意的是，尽管数量较少，但在第3类情况中也有参与者报告出现了幻觉性的感觉反馈。这些在以往的橡胶手错觉（RHI）研究中未曾观察到的现象，可能为我们提供新的研究视角。
关于改进和排查该方法可能存在的问题，一个常见问题是准确追踪画笔轨迹虽至关重要但实际操作困难。事实上，一旦画笔运动出现不同步，幻觉便会立即消失7,27。受试者也报告称，当实验者意外未能准确追踪画笔路径时，拥有感会突然消失。尽管已有研究指出，随着画笔运动的复杂性和随机性增加，幻觉强度也会增强，但我们建议选择简单且不易出错的轨迹，以避免风险。此外，关于皮肤电导反应（SCR）的测量，可能会有人担心参与者对重复的刀具威胁产生适应。然而，在一些先前的研究中19,22，实验重复次数更多（例如，三十次19）。本方案为减轻参与者负担，每种条件仅进行两次试验，每位参与者共进行六次试验，这是能够揭示三种条件之间差异的最少试验次数。此外，也可考虑增加试验次数，以获取更具统计可靠性的数据，并研究试验重复次数的影响。另外，我们的材料表列出了获得代表性结果所使用的设备组合。然而，由于头戴式显示器制造商频繁更新产品，表中的目录编号（Oculus DK2）目前已停产。目前，可使用最新型号（Oculus Rift S 或 Quest 2；此时对应的计算机为运行 Windows 操作系统的 PC，而非 Mac OS）完成相同实验，我们建议使用当时可获得的产品进行实验。
本方案的一个显著局限性在于，对SoA的估计依赖于回溯性方法。之所以将面对面访谈设置在实验程序部分的最后一步，而不是仅在目标试次（即“慢速”条件下的试次）之后进行，如一般方法13所示，是为了防止参与者在后续试次中将注意力集中在该问题上。考虑到这种风险对整个实验的影响更大，因此我们采用了当前的顺序。然而，这种在目标试次与访谈之间插入其他试次的情况，又带来了所获得的感觉可能被混淆或遗忘的风险。在此，通过使用问题1和问题2缓解了这一问题。此外，使用通用问卷的方法本质上仍属于回溯性评估。因此，开发一种能够与实验同步进行、利用皮肤电反应（SCR）等生理指标的测量方法，可被视为一个共性问题。此外，在比较主观报告在慢速与快速条件下的趋势时，可能会观察到某些差异。尽管重复提问可能会影响参与者回溯性主观报告的准确性，但一种可行的方法是采用组间比较设计，即仅向每组参与者询问其中一种条件。
综上所述，本方案构建了一种情境，使得身体所有权感（SoO）与身体自主感（SoA）在同一身体部位上共存但彼此不一致，从而在所呈现的状态与实际状态之间实现了良好的差异性与一致性的平衡。本次实验为了简化操作，使被试者的真实手保持静止，而呈现的虚拟手轻微移动，但相反的情况也同样适用。在此情况下，要求每位被试者以均匀的速度和幅度活动手指；因此，必须在实验前充分确认并练习该操作流程。此外，还可设想多种拓展应用，例如呈现的手指形状和/或数量发生变化的情况，或与他人明显可见的手进行干预和/或互动的情况。

人们如何感知自己的身体或自身所执行的动作属于自己？这些感觉构成了我们的身体自我意识以及自身的体验。这一问题，特别是关于“最小自我”的概念，被认为包含拥有感（SoO），即感觉到身体属于自己，以及代理感（SoA），即对身体运动具有主导作用的感觉1。许多关于SoO/SoA的研究基于比较器模型2，该模型认为个体的动作会经历内部比较过程3,4,5,6。比较器模型描述了一个前馈回路，将意图与对自身运动的预测相联系，以及一个反馈回路，将感觉反馈与预测进行比对；这两个回路分别被认为是SoA和SoO的神经基础1,6。
作为一种实验研究手段，身体转移错觉已被广泛应用。其中一种典型方法是橡胶手错觉（rubber hand illusion, RHI），即当受试者被隐藏的真实手部与位于其前方的假手同时受到同步触碰时，会产生对假手的拥有感错觉7。虽然最初的RHI仅指身体拥有感（Sense of Ownership, SoO），但近年来配备可动假手的RHI实验设计，使得研究者能够评估身体代理感（Sense of Agency, SoA）的机制，即通过向受试者提供前馈环路匹配的体验来考察SoA。尽管在正常行为中SoO与SoA通常同时出现1，但二者可以相互独立，并能被分别诱发。例如，当受试者看到一个虚拟化身时，他们可能仅产生较弱的SoO而无SoA；而当受试者从第三人称视角看到自己的手遮挡住拇指时，则可能仅产生SoA而无SoO8。已有研究报道SoA可引发SoO9，但两者之间的关系，以及二者如何共同促成身体意识的形成，仍是尚未解决的问题。
尽管“行为感”（SoA）是一个广义术语，但它通常被理解为在与外部世界脱离自我的状态下，仍能感受到自身产生动作的一种体验。基于这一理解，为了在实验上评估行为感，通常假设参与者自身操控真实身体或假体，例如通过投影在屏幕上的手部图像10、固定在木杆上的假手11，或置于参与者手部上方遮盖物中的手部模型12,13。在这些研究中，当可见的假手动作与参与者自主产生的动作同步时，行为感的出现得到了证实。此外，当动作并非由参与者自身产生，而是由实验者通过物理连接操控手部所引发时，研究证实行为感可能缺失，而身体所有权感（SoO）仍可保留。在这些研究中，通过为参与者分别提供由他人引发和由自我引发的动作，实现了对行为感“存在”与“缺失”状态的对照。
问题由此产生：若缺乏能动感，是否意味着身体运动是由除自身之外的他人所引发？自我与他人之间是否存在明确的界限？然而，自我可能包含无意识成分，而这些无意识成分或许正是存在于自我内部的“他人”。就无意识而言，个体无法判断某一动作究竟源于自身还是他人。尽管自主抽动的感觉注定与无意识相关，但以往的实验设计并未关注自我与他人的模糊性。为了在实验中引入无意识运动，必须设计一种虚拟动作，使其无法被轻易判断为源自参与者自身或他人。这种参与者与他人之间的模糊性，也在关于“预备电位”的讨论中有所体现14。先于自由意志和有意意识出现的预备电位，可分别类比为大脑中的“他人”与“我”15。换句话说，个体内部的自我与他人是不可分割的。事实上，从行为层面已有研究指出，能动感可能是以回溯性方式获得的16,17。鉴于我们的能动感或身体自我意识可能正是在自我与他人的模糊状态中形成的，而以往关于拥有感/能动感的研究大多建立在使二者可被感知区分的基础上，因此有必要探究当自我与他人界限模糊时，会产生何种主观体验。
本文介绍了一种实验方案，可用于评估在虚拟手产生轻微运动的情况下，身体所有权感（SoO）和身体自主感（SoA）的影响，这种轻微运动使得参与者难以判断动作是源于自身还是他人。具体而言，通过使用虚拟现实（VR）技术，参与者经由头戴式显示器（HMD）以第一人称视角观察一只虚拟手，但并不被告知该手属于谁。实验中，参与者的真实手部会接受触觉刺激（用画笔进行轻刷），该刺激与HMD中显示的手部所受到的画笔刷动同步进行；随后，在一分钟后，视频中的手指突然开始缓慢移动。为进行比较，每位参与者共完成六次试验，分为三种条件（每种重复两次）：无手部运动、缓慢运动（自我与他人来源之间的模糊状态）以及快速运动（明确为非自我来源，即他人所致）。为评估SoO，采用皮肤电导反应（SCR）测量方法。在呈现威胁刺激期间SCR的变化被用作身体自我感的指标18,19,20，因其能够提供实时且客观的评估依据。本研究中，我们将手部运动后由刀具威胁引发的SCR定义为SoO强度的指标18,19。此外，为评估SoA，在所有橡胶手错觉（RHI）实验流程结束后，通过面对面访谈收集参与者的主观报告。可以推测，这种介于自我与他人来源之间的模糊运动，可能导致本由他人引发的身体动作被感知为参与者自身所产生。此类SoA中因果关系的重构，无法通过传统方法——即仅评估个体意图与其行为之间的一致性——加以捕捉。因此，与以往RHI研究中要求参与者对描述感觉的既定陈述进行评分的方式不同13，本方案允许参与者用自己的语言描述其主观感受。在以该方式收集主观报告后，进一步制定了分类与评估的步骤。这一系列流程不仅使我们能够判断SoA是否存在，还能观察参与者将某些体验接纳为自身感受时，这些感受与典型的SoA之间存在何种差异。

<table><tbody><tr><td>显示器</td><td>Apple Inc.</td><td>MacBookAir</td><td>用于镜像显示在头戴式显示器中向参与者展示的屏幕内容</td></tr><tr><td>头戴式显示器</td><td>Oculus VR Inc.</td><td>Oculus DK2</td><td>用于播放360&amp;deg; 视频</td></tr><tr><td>节拍器应用程序</td><td>ihara-product</td><td>Smart Metronome</td><td>用于生成参考音调</td></tr><tr><td>皮电反应数据采集设备</td><td>Biopac Systems inc.</td><td>Biopac System MP150</td><td>用于皮电反应数据测量</td></tr><tr><td>皮电反应数据处理软件</td><td>Biopac Systems inc.</td><td>AcqKnowledge 4.1</td><td>用于皮电反应数据处理</td></tr><tr><td>智能手机</td><td>Apple Inc.</td><td>iPhone SE</td><td>用于播放参考音调</td></tr><tr><td>统计分析软件</td><td>The R Foundation</td><td>R 3.4.2.</td><td>用于统计分析</td></tr><tr><td>360&amp;deg; 摄像机</td><td>RICOH Company Ltd.</td><td>RICOH THETA S</td><td>用于制备视频</td></tr></tbody></table>

虚拟手在自我与他人来源之间的模糊运动：拥有感与“他人产生”的能动感

Virtual Hand with Ambiguous Movement between the Self and Other Origin: Sense of Ownership and 'Other-Produced' Agency

身体的某一部分属于自己（拥有感，SoO）以及基于自身意愿与行为之间因果关系的感觉（代理感，SoA）被认为是构成我们身体自我意识的基础。此前，人们对假体部位（例如橡胶手）产生的幻觉性拥有感被称为橡胶手错觉（RHI）。此外，研究发现，当物体的运动与个体先前的意图相关联时，人们也能对其产生代理感。然而，我们自发性行为的事后建构特性表明，行为究竟源于自身还是他人，在本质上是难以分离的。换句话说，我们的代理感或日常体验正是在这样一种不可分割的情境中获得的。然而，以往的研究始终基于一个前提，即自我发起与他人引发的动作在感知上是可以区分的。本文中，我们实施了一种实验方案，使参与者对这两种来源的动作产生模糊判断，并评估他们是否能够感受到拥有感和/或代理感，以及其感受方式。为此，我们采用虚拟现实实验范式，参与者在实验中观察虚拟手指以极慢速度（或快速或静止）移动，而其自身手指保持不动。为评估幻觉性拥有感，我们采用皮肤电反应测量参与者面对刀具威胁时的生理反应。此外，我们引入面对面访谈，以判断参与者对缓慢运动所产生的感受是否符合传统的代理感定义。我们的代表性结果表明，参与者的手中出现了拥有感，且大多数参与者报告了多种态度，即尽管意识到该运动并非由自己发起，但仍将其运动视为自身的一部分而加以接受。结果表明，本实验方案的新颖之处在于发现：在此类情境下，拥有感会与外部产生的代理感协同作用，共同构建个体的身体体验，而非表现为拥有感与代理感的相互独立。

受试者为21名健康学生（11名男性；平均年龄21.1岁，范围20–23岁；18名为右利手），均招募自长冈技术科学大学。所有受试者均未接受过实验任务的相关训练，且均为以日语为母语的使用者。其中19名受试者的数据被纳入分析（包括表现为无反应（“无反应”）的受试者），但有2名受试者的数据因设备问题被排除。
本研究结果显示，在刀具威胁条件下，三种条件之间的皮肤电导反应（SCR）值无显著差异（慢速 vs 稳定：p = 0.829，t = 0.581；慢速 vs 快速：p = 0.872，t = 0.499；快速 vs 稳定：p = 0.988，t = 0.145，Steel–Dwass 检验；图7(A)）。该结果应被视为与我们的假设相反，即呈现的手部快速运动将消除皮肤电导反应，也就是幻觉性拥有感（SoO）的强度。然而，当比较每种条件下第一次和第二次重复试验的 SCR 时，仅在快速运动条件下观察到 SCR 显著降低（慢速：p = 0.984，z = 0.0197；稳定：p = 0.922，z = 0.0983；快速：p = 0.0181，z = 2.36，Wilcoxon 符号秩检验；图7(B)）。这表明，如果明显不可预测的（快速）运动被重复呈现，幻觉性拥有感将逐渐消失；而如果运动是缓慢的，则拥有感将维持在与无运动条件下相同的水平。
在面对面访谈中，所有参与者对问题1和问题2的回答均为“是”；因此，可以确认他们都通过视觉观察到了缓慢的运动。在确认这一点后，可进一步评估他们对问题3的回答均不包含陈述1-3。这些回答可分为以下四种类型（表1）。类型1：六名参与者回答“我没有移动”自己的手。类型2：另外六名参与者回答“我觉得我的手在不受意志控制的情况下移动”或类似表述。类型3：八名参与者回答“我感觉被带动而移动”或类似表述。类型4：三人报告有“手指在移动的感觉”。其中一名参与者的回答同时包含类型2和类型3，另一名同时包含类型2和类型4，还有一名同时包含类型2、3和4，其余参与者仅属于类型1至类型4中的一种。类型1、2和3在否认手部运动意愿方面，明显与陈述1-3中的任何一种均不一致。此外，类型4不包含因果关系，因此也与陈述1-3中的任何一种不相容。总体而言，结果表明，没有一名参与者以传统意义上的方式唤起行为自主感（SoA）。此外可以认为，类型1仅简单否定了自身的SoA，而类型2-4则表明参与者倾向于将自身与外部产生的身体运动相融合。例如，类型2将所观察到的运动接受为自身的行为，尽管意识到该运动并未伴随自身的意志。类型3提到他们试图使自身与所观察到的、来源于他者的运动保持一致，即此类外部运动可能引发自身的行为。类型4则报告了一种感觉反馈的体验，尽管他们清楚自身并无运动意愿或实际动作。综合来看，在19名参与者中，有13人将所观察到的事件描述为属于自身的体验，这种体验是由来源于他者的SoA所形成，而非对SoA的否定。
<img alt="基于时间的手指运动与刀具威胁分析的静态平衡过程示意图" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61755/61755fig01.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图1"> 
图1：RHI实验中一次试验的操作流程图。在三种条件下，每次试验均在90秒内完成。每次试验中，皮肤电反应（SCRs）的识别时间为80秒至90秒。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61755/61755fig01large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="用于人体工程学研究的360°相机设置；标注了椅子、手部支撑、三脚架和笔记本电脑显示屏。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61755/61755fig02.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图2"> 
图2：准备好的实验装置。用于步骤1.1至1.17的装置，用于准备视频。一台360°相机位于受试者的视角位置。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61755/61755fig02large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="触觉感知实验；示意图显示实验者使用刷子刺激受试者的手部。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61755/61755fig03.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图3"> 
图3：向受试者展示的一段视频截图。每位受试者都会看到一个与其自身真实手部位置相同的虚拟手部。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61755/61755fig03large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="在受控设置中随时间显示手部错觉的橡胶手错觉实验系列。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61755/61755fig04.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图 4"> 
图 4：刀具威胁事件。 用于皮电反应（SCR）测量，在试验开始后 80 秒，一把厨房用刀出现，滑过所示的手部，随后被移除。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61755/61755fig04large.jpg" target="_blank">请点击此处查看此图的放大版本。</a>
<img alt="手部触觉实验示意图，比较慢速与快速刺激随时间变化的反应。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61755/61755fig05.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图 5"> 
图 5：虚拟手的闭合与张开动作。 试验开始后 60 秒，向参与者显示的张开的手以恒定速度开始闭合，在慢速条件下耗时 10 秒（A），在快速条件下耗时 1 秒（B）。随后，手以相同速度重新张开。在快速条件下，该动作重复 10 次。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61755/61755fig05large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="参与者佩戴头戴式显示器进行虚拟现实实验；重点关注感官反应。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61755/61755fig06.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Figure 6"> 
图6：实验装置。用于进行试验的设置。在实际设置中，参与者面对的背景和实验人员与视频中相同。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61755/61755fig06large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<img alt="柱状图比较稳定、缓慢、快速条件下平均皮肤电反应（SCR）；n.s.，p &lt; 0.05 表示具有显著性差异。" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61755/61755fig07.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="图7"> 
图7：在刀具威胁后，无手部运动（稳定）、缓慢或快速手部运动试验中平均皮肤电反应（SCR）的箱线图。(A) 分为三组，以及(B) 分为六组（将第一次与第二次试验分开）。误差线表示标准差。当将第一轮和第二轮的结果合并，并在三种条件下的各组之间进行多重比较时，任意两组之间均未发现显著差异。该结果与我们的假设相矛盾，即展示的手部快速运动将消除皮肤电反应（虚假身体拥有感强度），因为其反应水平与其他两种条件相当。然而，当在每种条件下的第一次与第二次试验之间进行比较时，仅在快速条件下观察到显著差异（快速条件下的第一次与第二次试验比较；p &lt; 0.05，Wilcoxon 符号秩检验）。此外，在缓慢运动和无运动（稳定）的试验中，第一次和第二次试验均表现出较高的皮肤电反应值，且两者之间无显著差异。这表明，在快速条件下，第二次试验的皮肤电反应未能维持到与第一次试验相同的程度；而在缓慢和稳定条件下，即使事件重复了两次，皮肤电反应仍得以维持。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61755/61755fig07large.jpg" target="_blank">请点击此处查看该图的放大版本。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td colspan="2">回答摘要</td>
			<td>数量</td>
			<td colspan="3">overrup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>类型 1</td>
			<td colspan="2">我没有移动。</td>
			<td>6</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>类型 2</td>
			<td colspan="2">我觉得我的手在不受意志控制的情况下移动了。</td>
			<td>6</td>
			<td>a</td>
			<td>b</td>
			<td>c</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>类型 3</td>
			<td colspan="2">我感觉被牵引着要移动。</td>
			<td>8</td>
			<td>a</td>
			<td></td>
			<td>c</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>类型 4</td>
			<td colspan="2">我有一种在移动手指的感觉。</td>
			<td>3</td>
			<td></td>
			<td>b</td>
			<td>c</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
表1：对Q3问题回答分类结果的汇总。 Q3为用于评估虚假自主感（illusory SoA）的问题：“您对较慢的手部运动有何想法？”，该问题在确认参与者已观察到手部缓慢运动后提出。三名参与者（a、b和c）作出了多种描述。总体而言，没有任何回答类型包含符合自主感（SoA）定义的陈述。此外，类型2至类型4显示出参与者在认识到运动来源于外部的同时，对将所观察到的运动接受为自身运动所持有的不同态度。

尽管以往关于身体自我意识的研究假设，源自自身的运动与源自他人的运动在感知上是可区分的，但本方案通过虚拟手产生无意识的轻微运动，使两者的来源变得模糊。这使我们能够观察由自身感（SoO）和他人产生的能动感（SoA）共同形成的心理体验，而非仅仅观察能动感的缺失。

身体部位属于自身的感知（拥有感；SoO）以及基于个体意愿与动作之间因果关系的感知……

尽管以往关于身体自我意识的研究认为，自我产生的运动与他人产生的运动在感知上是可以区分的，但本实验方案可使虚拟手的运动来源变得模糊。该方法使我们能够观察参与者由拥有感（sense of ownership）和自主控制感（sense of agency）所构成的主观体验，而不仅仅是这些感觉的缺失。为了制作实验前和实验阶段所需的视频，首先需在实验室内设置一张桌子和两把椅子，放置一个尺寸为35厘米×60厘米、倾斜约25度的白色垫子作为手部支撑，并摆放显示设备。标记每件物品的位置，以便在后续实验中能够准确复现其摆放位置，并将一台360度摄像机放置在受试者坐在椅子上时与眼睛齐平的高度。录制男性受试者的视频时，安排一名男性模拟受试者穿上实验服坐在椅子上，将其左手掌心朝上放在手托上，手指彼此不接触，也不接触手托。另一名研究人员手持画笔，坐在另一张椅子上，面朝模拟受试者，随后开始录制，以获取稳定状态下的视频。播放一个参考音调，让研究人员用画笔刷过所有模拟受试者的手指，持续80秒。让第二位研究人员将一把长约30厘米、刀刃长约20厘米的厨房刀具放入摄像机视野内，然后迅速假装划过模拟受试者的手腕，随即移出视野。然后停止录制。对于慢速条件视频，让研究人员再次用画笔刷拭模拟受试者的手，同时改变画笔的移动轨迹以避免单调。60秒后，让模拟受试者以稳定且缓慢的速度闭合和张开全部五根手指，每次张开和闭合持续20秒。然后让第二位研究人员出示刀具，并假装如先前演示的那样划向模拟受试者的手腕，随即停止录像。以相同方式拍摄快速条件视频，但手指张开与闭合的速度为每两次开合循环耗时两秒。使用与视频中相同的实验人员，让受试者穿上实验服并坐在椅子上。用湿巾清洁受试者的右手中指和无名指后，将连接至皮电反应（SCR）数据采集设备的银/氯化银电极贴附于这两个手指。让受试者将右手保持向下且不接触任何物体，同时指导其将左手放置在手托上，掌心朝上并保持手部稳定。提醒受试者放松，并告知其在佩戴头戴式显示器（HMD）时注视左手。完成指导后，让受试者佩戴屏幕为黑色的HMD，并将HMD的屏幕内容镜像到桌面上的显示器上。当头戴式显示器（HMD）显示黑屏时，指导参与者将左手掌心朝上放在手托上，并协助参与者调整手部位置，使手指彼此不接触，也不接触手托。随后，实验者坐在参与者对面的椅子上，佩戴耳机并手持画笔，随机选择一段与参与者性别匹配的视频。在宣布实验即将开始后，启动视频，并按照视频中所示的时间和位置，同步刷拭参与者的左手，同时参与者通过头戴式显示器观察自己的左手。使用镜像显示观察刀具切入的时刻，然后在头戴式显示器（HMD）上显示两分钟的黑屏，以使皮肤电反应（SCR）恢复至正常水平。休息阶段结束后，以不同视频重复实验，直至三种条件下的每种均完成两次试验，且试验顺序为随机安排；每完成两次试验后，询问参与者是否有任何身体上的不适感。所有试验完成后，询问参与者是否注意到手被移动过。如果答案不是“是”，请询问受试者在实验过程中是否感觉到任何感觉。接着，询问受试者是否看到了两种速度的运动。如果答案仍不是“是”，请再次询问受试者在实验过程中是否感觉到任何感觉。然后询问参与者对较慢手部动作的看法。如本代表性分析所示，面对刀具威胁时，三种条件下皮肤电导反应（SCR）值之间无显著差异。然而，当比较每种条件下第一次和第二次重复的SCR时，在快速动作条件下观察到反应显著降低。这些数据表明，如果重复出现明显且不可预测的运动，那么拥有感的错觉将会消失。然而，如果运动较为缓慢，则拥有感将维持在与无运动条件下相同的水平。在面对面的访谈中，没有任何参与者报告在传统意义上体验到代理感。此外，虽然第一类参与者只是简单否认了他们的代理感，但第二至第四类参与者的态度与其观察到的身体动作存在重叠。另外，在19名参与者中，有13人将所观察到的事件描述为由产生的代理感所形成的个人体验，而非对代理感的否定。为参与者创造一个舒适的环境，以使其表现出自然反应，这一点非常重要。此外，建立轨迹的准确性也同样关键。代表性结果表明，矛盾的感觉更倾向于反映个体的主观体验，说明本方案使我们能够揭示自我意识中的矛盾心理。

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科研

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