身體意象可塑嗎？
——同步性和距離參照系對身體擁有感的影響*

張 靜 陳 巍

(1杭州電子科技大學心理健康研究所, 杭州 310018) (2荷蘭萊頓大學腦與認知研究所, 萊頓 2333 AK)(3紹興文理學院心理學系, 紹興 312000) (4浙江大學語言與認知研究中心, 杭州 310028)

1 引言

在當前認知科學的實驗范式中, 身體意象(body image)是由一系列與身體有關的知覺、態度及信念所構成。作為意識層面上對“我”的身體應該是“如何”的一種表征, 它所表征的是主體對自己身體大小、形狀以及與眾不同的特點所感知到的形式(例如, 從監視器視頻中認出“我自己”) (de Vignemont,2010; Gallagher, 2005; Gallagher & Meltzoff, 1996)。身體意象的確認依賴于一類更為精細的具身體驗——“擁有感” (sense of ownership), 即“我”是那個擁有身體的某個部分或正在經歷某種體驗的人的感覺(de Vignemont, 2011; Maister, Slater, Sanchez-Vives,& Tsakiris, 2015)。

雖然身體意象一直被認為是后天在與環境的交互作用中不斷發展的(De Vignemont, 2010; Gallagher,2005), 但很多研究者認為成年人的身體意象是相對穩定的, 并且在我們的認知活動過程中發揮著重要作用。異常的身體意象往往是與某些軀體障礙或神經精神疾病有著某種程度的聯系。例如, 神經性厭食癥(anorexia nervosa, AN)、異己手綜合征(alien hand syndrome, AHS)、假肢妄想癥(somatoparaphrenia)以及身體整合意象障礙(body integrity image disorder,BIID)等(Ramachandran, Brang, McGeoch, & Rosar,2009; Tsay, Allen, Proske, & Giummarra, 2015)。來自后天截肢病人對幻肢上產生的觸覺(包括痛覺與癢覺等)的臨床報告進一步確認了成人身體意象所具有的穩定性(Ramachandran, Rogers-Ramachandran,& Cobb, 1995)。然而, 隨后相關領域中的大量實驗證據顯示, 后天截肢病人在接受諸如運動想象(motor imagery)、鏡像視覺反饋訓練(mirror visual feedback treatment, MVFT)等學習與訓練后, 幻肢體驗能夠被糾正, 隨附的痛覺體驗會得到緩解(Giummarra et al., 2010)。近來甚至有研究發現, 先天患有海豹肢畸形癥(phocomelus)的患者, 也可以通過鏡像視覺反饋訓練逐漸獲得完整的幻手指體驗(McGeoch &Ramachandran, 2012)。這些研究不僅質疑了身體意象的穩定性, 甚至對身體意象是否存在提出了科學挑戰。身體意象究竟是穩定的、不變的？還是可塑的？如果它具有可塑性, 那么它的變化是否會影響擁有感？對這個問題的討論與檢驗引發了新一輪的熱議。其中, 橡膠手錯覺(rubber hand illusion)研究范式在該主題的研究上扮演了重要的角色(Farmer,Tajadura-Jiménez, & Tsakiris, 2012; Guterstam, Gentile,& Ehrsson, 2013; Carruthers, 2013)。

橡膠手錯覺是一種將人造的橡膠手感受為自己真實身體一部分的知覺體驗。該錯覺最初是由認知心理學家Botvinick和Cohen等發現的。他們將一只橡膠手置于被試面前, 同時將被試相應的左手或右手隱藏于其視線之外。當真手和橡膠手同時被兩把一樣的刷子輕刷10分鐘后, 被試的主觀報告顯示他們會將橡膠手感受為自己身體的一部分。同時本體感覺偏移(proprioceptive drift)測量結果也顯示被試在判斷自己真手位置的時候會出現往橡膠手所放置位置的偏移(Botvinick & Cohen, 1998)。類似的錯覺同樣存在于將橡膠手替換為他人的臉時(Tsakiris, 2008); 將橡膠手替換為人的整個身體時(Petkova et al., 2011); 以及在虛擬環境中呈現橡膠手時(Sanchez-Vives, Spanlang, Frisoli, Bergamasco,& Slater, 2010)。

圍繞橡膠手錯覺所展開的一系列研究表明時間一致性、空間一致性以及特征一致性是影響錯覺產生的主要因素。時間一致性是指必須盡可能讓兩把刷子同時刷被試可見的橡膠手和不可見的真手(Shimada, Fukuda, & Hiraki, 2009); 空間一致性是指橡膠手與被試的真手所放置的位置要盡可能接近, 超過一定距離后錯覺程度會顯著下降甚至消失(Lloyd, 2007); 特征一致性則是指橡膠手所呈現的樣子與被試真手之間的差異不能過大(Guterstam,Petkova, & Ehrsson, 2011; Tsakiris & Haggard, 2005)。之所以會出現這些現象, 研究者認為是因為同步的多感官刺激會導致自我?他者的融合(self-other merging) (Paladino, Mazzurega, Pavani, & Schubert,2010), 以至于中央神經系統將外部對象即橡膠手歸類為身體的一部分(Haans, Kaiser, Bouwhuis, &IJsselsteijn, 2012), 而之所以空間原則和特征原則特別重要則是因為身體意象在其中扮演的重要作用(Davies, White, & Davies, 2013; Suzuki, Garfinkel,Critchley, & Seth, 2013)。具體而言, 時間一致性所代表的是自下而上(bottom-up)的加工機制對身體擁有感的影響。即, 輸入反饋總是讓虛擬手和被試的真手保持同步會讓人更容易產生錯覺, 反之更不容易。與之相對, 空間一致性和特征一致性則表明了自上而下(top-down)的加工機制的影響。即, 對于“我的手應該是怎么樣的” (如形態與尺寸)或“我的手通常在什么位置” (如不能位于解剖學上不可能的位置)被試有著較為穩定的內部表征。當外界輸入與之相匹配時, 更容易對虛擬手產生擁有感錯覺體驗, 反之更不容易(張靜, 李恒威, 2016)。視覺?觸覺輸入與被試原有的身體意象越接近時越容易讓人產生更強、更穩定的錯覺(Hohwy & Paton,2010)。即外部對象想要被表征為身體的一部分必須盡可能與原有的身體意象保持一定的相似性, 因此我們在對自我進行識別和表征時所采取的是一種基于穩定的身體意象的一種自上而下的策略似乎順理成章。

然而, 并不是所有研究都與此一致。除了同步性之外, 均有研究結果不支持空間一致性與特征一致性的假設。已有的研究發現只要同步性存在, 即便真手和橡膠手之間的距離增加至遠大于之前研究所給出的27.5 cm, 擁有感錯覺依舊存在(Zopf,Truong, Finkbeiner, Friedman, & Williams, 2011)。對于真假手之間距離的影響, Armel和Ramachandran(2003)的研究甚至發現, 當橡膠手被移至距離被試真手3英尺(約91 cm)的位置時, 擁有感錯覺仍能產生。他們的研究還發現, 即便是不放置橡膠手, 面對光禿禿的桌面被試仍報告說他們能感到觸覺是位于桌面上的。并且, 當被試真手和桌面上都貼有創可貼的情況下, 撕掉桌面上的創可貼的時候, 皮膚電傳導反應(skin conductance response, SCR)能監測到被試情緒的變化, 可見這種情況下被試仍會產生對桌面的擁有感。此外, Ma和Hommel (2015)基于虛擬手錯覺范式的研究也表明, 被試會對虛擬氣球和木塊產生擁有感。據此, 他們指出身體意象是可變的, 人腦在識別并糾正感官輸入方面具有驚人的能力。甚至, 即使研究者用刷子在被試身體的不同部位刷過, 而被試透過顯示器中看到的僅僅是刷子同步在空氣中的相應部位劃過, 只要觸覺和視覺體驗之間保持同步性, 后者也會對根本不存在任何物體的空間產生強烈的身體擁有感錯覺(Guterstam,Abdulkaraim, & Ehrsson, 2015)。這些實驗證據暗示了個體擁有感的產生并不需要依賴于預先存在的身體意象。在經歷幾分鐘同步的視觸刺激后, 個體便能產生對橡膠手的擁有感。這與Ramachandran等(1996)基于幻肢病人所開展的研究所得出的理論假設相一致：身體意象只是一種幻覺, 它是大腦為了統一和方便而建構出來的。因此, 較之基于身體意象的自上而下的解釋機制, 或許基于貝葉斯邏輯(Bayesian logic)的自下而上的匹配過程更適合。

綜上可見, 當前橡膠手等相關錯覺研究的結果或者肯定了身體意象作為一種穩定的內部表征而在擁有感體驗中所發揮的作用, 或者發現影響擁有感體驗的因素似乎并不是那么穩定, 暗示著身體意象存在的可塑性。近期, Friston等基于貝葉斯推理提出并論證的腦的自由能量原理(free-energy principle)或最小震驚原理(minimal surprise principle)(Friston & Stephan, 2007; Friston, 2010; Friston et al.,2015)為整合上述兩種加工機制提供了新的視角。該理論認為生物自主體(agent)的大腦是一個熱力學系統, 自由能量類似于“熵能” (entropy energy)。其工作原理遵從貝葉斯預測的最優化, 從而以一種盡可能減少對環境的預測錯誤(prediction errors)方式保持熱力學平衡。自由能量總是流向這一目標,從而迫使自主體通過作用于環境改變輸入, 或通過更新內部表征對輸入信息的評估來減少來自環境意外事件的不確定性并避免出現震驚。據此, 橡膠手錯覺與視錯覺、幻肢現象一樣都是腦為了保持熱力學平衡而更新的內部表征(Brown, Adams, Parees,Edwards, & Friston, 2013; De Ridder, Vanneste, &Freeman, 2014)。身體意象具有一定的先驗(a priori)內部表征形態, 又具有相當程度的可塑性。

為了考察空間一致性與時間一致性的交互作用及其對于身體擁有感的影響, 進而檢驗身體意象的可塑性, 我們試圖通過改變知覺體驗的環境來加以研究。情境參照系的引入是其中的一種做法。例如, Costantini和Haggard (2007)發現改變人手的位置使其與橡膠手的位置不一致對擁有感的影響很小, 但改變橡膠手的位置使其與真手位置不一致卻會大幅度降低被試的擁有感體驗程度, 因此他們認為只要兩只手上的刺激在以手為中心(hand-centered)的空間參照系(reference frame)中一致就會產生擁有感錯覺。值得一提的是, 除了橡膠手錯覺作為當前對身體擁有感進行研究的主要范式外, 虛擬手錯覺作為橡膠手錯覺的一個虛擬現實的版本在同類研究中已有嚴謹的理論設想、技術支持與操作實例(Ma & Hommel, 2013; Zhang & Hommel, 2015)。虛擬手錯覺實驗中, 被試可以通過移動自己的手來控制電腦呈現的虛擬手的運動, 當虛擬手的運動和真手運動同步時, 被試會報告感受到了一種強烈的對虛擬手的擁有感。相較于橡膠手錯覺對視觸同步性的高度依賴, 虛擬手錯覺中預期狀態和實際狀態反饋之間的一致性至關重要。眾多虛擬手錯覺的研究表明, 作為橡膠手錯覺的變式, 虛擬手錯覺與橡膠手錯覺等發生機制類似(盡管并非完全一致), 能夠產生與橡膠手錯覺類似的效果, 且在同步性等變量等控制上更為精確。此外, 基于兩者所開展的研究也具有一定的可比性, 這使得虛擬手錯覺成為當前廣受青睞的用以研究擁有感錯覺體驗的范式之一(Christ & Reiner, 2014; Ma & Hommel, 2013)。

我們以虛擬手錯覺為研究手段, 以空間一致性為切入點, 在實驗1中考察以同步性和絕對距離為自變量分別考察自上而下的身體意象和自下而上的刺激匹配對擁有感體驗的影響。盡管以往橡膠手錯覺研究中已有對同步性和距離因素的影響進行探討的研究, 但是基于大量橡膠手錯覺研究結果表明不同實驗設置條件下可能出現的結果偏差, 故而有必要在我們的虛擬手設置中對同步性和距離的影響進行檢驗, 同時也為實驗2中參照系的影響提供一個可供比較的水平。在實驗2中引入距離參照系, 即相對距離, 設置“先近后遠”和“先遠后近”兩種條件探究其對擁有感體驗的影響。基于以往的相關研究我們發現, 盡管大部分情況下擁有感錯覺程度都會隨著真假手之間的絕對距離的增加而減少,即受絕對距離的影響, 但是也存在一些例外(Armel& Ramachandran, 2003; Zopf, Savage, & Williams,2010)。一方面, 實驗設置的不同版本可能會導致一些偏差, 但另一方面, 這些發現也說明可能還存在空間相對參照系的影響。本研究通過2個實驗, 試圖解決以下兩個問題：(1)自上而下的身體意象與自下而上的刺激匹配何者對擁有感體驗更重要？(2)知覺環境, 即距離參照系是否會對同一位置對虛擬手擁有感體驗產生影響, 即相對位置的影響是否大于絕對位置的影響？最終通過這兩個問題的研究來揭示虛擬手錯覺中身體意象的可變性。

2 實驗1

2.1 實驗目的和假設

實驗1在虛擬環境中, 模擬經典橡膠手錯覺,分別以虛擬手距離被試的絕對距離和真手和虛擬手之間的同步性為自變量, 考察其對擁有感錯覺程度的影響。基于以往研究, 錯覺的產生與否受真手和虛擬手之間相似程度(包括距離遠近)以及兩者運動同步性的影響(Ehrsson, 2012; Lloyd, 2007)。前者代表的影響被解釋為自上而下的影響, 而后者代表的影響則是自下而上的影響。如果較之不同步的情況, 真假手之間的距離越近越能產生擁有感錯覺,說明自上而下的身體意象在影響知覺體驗; 如果視覺?觸覺刺激同步時, 擁有感錯覺更強烈, 意味著自下而上的匹配同樣不可或缺。

2.2 研究方法

2.2.1 被試

128名荷蘭萊頓大學(Leiden University)的在校國際學生自愿參加本實驗。所有被試之前均未參加或聽說過橡膠手/虛擬手錯覺的研究。所有被試均為右利手, 且裸眼視力或矯正視力正常。本研究經學校相關心理研究道德委員會(Psychology Research Ethics Committee, PREC)審批通過。書面的實驗告知書會在實驗開始之前給被試過目并獲得被試口頭及書面簽字確認后正式進入實驗階段。實驗結束后被試可自行選擇獲得實驗學分或現金作為報酬。

2.2.2 實驗設備及材料

本實驗在虛擬實驗室中進行, 實驗設備包括方位追蹤儀(orientation tracker, InterSense)、數據手套(dataglove)以及投影儀。實驗控制程序通過虛擬現實軟件(virtual reality software, Vizard)編寫。被試戴上數據手套及方位追蹤儀之后, 與其真手有關的信息會實時傳至后臺控制程序, 通過實驗程序所設定的同步或者不同步的刺激也能夠通過數據手套作用在被試的真手上。虛擬手呈現在被試面前的投影儀上, 根據程序設定而出現在不同的位置(近或遠)。

采用擁有感問卷來評估被試的錯覺體驗程度。實驗中我們所采用的問題根據以往橡膠手錯覺和虛擬手錯覺研究中的相關問題改編而成(Botvinick& Cohen, 1998; Kalckert & Ehrsson, 2014; Ma &Hommel, 2013; Zhang & Hommel, 2015)。因被試為來自不同國家的留學生, 故實驗中所采用的問卷為英文版。其中問題1～5為擁有感體驗問題, 即問題本身即可反映擁有感的不同程度。問題6～9為擁有感控制問題, 這些問題與擁有感體驗問題類似, 但并不會受自變量的影響而在不同條件下有顯著差異。問卷采用Likert量表法進行計分, 所有問題都含有從0(非常不同意)到6(非常同意)7個等級。最終的擁有感得分統計問題1～5的平均分, 而問題6～9則用于檢驗本實驗設置是否能有效地對因變量的影響加以研究。

2.2.3 實驗設計和程序

本實驗為2×2被試間設計。兩個自變量分別是視覺刺激和觸覺刺激的同步性(包含同步、不同步兩個水平)以及真手和虛擬手之間的距離(包含近、遠兩個水平)。每個被試被隨機分配至4個序列的其中之一進行實驗。

實驗正式開始之前主試為被試的右手戴上數據手套與方位追蹤儀并引導被試在正對著投影儀的椅子上坐下。被試前方的桌子上有一個特制的黑色箱子用于遮擋被試的視線以保證在實驗過程中被試無法看到自己戴著手套的右手。實驗過程中被試需將戴著數據手套和方位追蹤儀的右手掌心朝上放置于特制的黑箱子內的特定位置, 并盡量保持靜止不動(如圖1A所示)。

實驗中屏幕上的虛擬手可能位于被試的視線正前方, 真手與虛擬手的中指位于同一切面上(近);也可能位于距離被試真手正前方44 cm的位置(遠)(如圖1B)。實驗過程中被試會看到一個小球在被試的掌心上下跳動, 視觸同步的情況下當小球觸及虛擬手時在被試的真手上也同時產生振動觸覺; 視觸不同步的情況下振動觸覺在小球跳至最高點時而不是在小球碰到虛擬手時產生。整個視觸體驗的呈現時間為96 s, 其中小球從最高點下落到掌心和從掌心回升到最高點的時間各為4 s。同步或不同步條件下每次振動觸覺的持續時間均為1s。最終的四個序列分別是：虛擬手出現在被試正前方, 視覺刺激和觸覺刺激同步; 虛擬手出現在被試正前方, 視覺刺激和觸覺刺激不同步; 虛擬手出現在距離被試很遠的位置, 視覺刺激和觸覺刺激同步; 虛擬手出現在距離被試很遠的位置, 視覺刺激和觸覺刺激不同步。

實驗過程如圖2所示。

2.3 實驗結果

圖1 實驗設備及條件設置效果

圖2 實驗1流程圖

圖3 實驗1擁有感問題得分情況。誤差線為標準誤。

對問卷中擁有感控制問題(Q6～Q9)的分析顯示無論是距離、同步性的主效應亦或是交互作用對其影響都不顯著。這一結果同樣與以往研究一致。擁有感控制問題是指與知覺到的擁有感有關的過程或現象, 且問題本身在表述上與擁有感問題類似,但它們并不與擁有感體驗直接相聯系。控制問題在不同處理條件下的得分差異不顯著說明問卷中所選用的擁有感問題是有效的, 即不同處理條件影響的只是被試的擁有感體驗而非其它。

2.4 討論

實驗1的結果證實了我們的假設, 即同步性和真假手之間的距離均會對最終的擁有感體驗產生不同的影響。即無論距離遠近, 當視觸刺激同步出現時, 被試都會對投影上的虛擬手產生較之視觸刺激不同步時更強的擁有感; 并且, 無論同步與否,當虛擬手出現在離被試較的位置時, 被試也會對虛擬手產生較之較遠情況下更強的擁有感。這一結果說明：

首先, 本虛擬手實驗與以往主張自上而下的加工影響擁有感錯覺產生的研究在某些方面得到的結論是一致的。在絕對條件下, 無論是自上而下的身體表征還是自下而上的同步刺激都會對最終的擁有感錯覺產生決定性的影響。即證實了時間一致性和空間一致性的影響。空間一致性是否可以成為影響橡膠手錯覺產生的必要條件并不像時間一致性的影響那樣廣受認可, 事實上對空間一致性的影響一直以來都存在較大的爭議。即便暫且不去深究到底是實驗設置不一致還是因變量不統一等原因造成不同研究之間的出入, 但是根據實驗1的結果至少能夠說明這一實驗設置與身體意象支持者的實驗設置之間的相似性與可比性。

其次, 盡管絕對距離與同步性對擁有感的影響差異均顯著, 但較之同步性的影響, 絕對距離的影響仍然有所不同。同步性的影響要大于絕對距離的影響。無論虛擬手與被試之間的絕對距離是遠還是近, 同步的視觸刺激總是要比不同步的視觸刺激條件產生更強的擁有感; 但絕對距離的影響只有在視觸刺激同步的情況下才有顯著差異, 即當視觸刺激同步時, 較之遠處的虛擬手, 近處的虛擬手會讓被試體驗到更強的擁有感。但當視觸刺激不同步時,無論遠近被試所體驗到的擁有感程度都會比較弱。換言之, 縱使虛擬手距離被試很遠時, 只要同步的視觸刺激存在, 被試也不會體驗到特別強烈的虛擬手不屬于身體一部分的感覺, 但是如果同步的視觸刺激小時, 即便虛擬手出現在眼前, 被試也無法體驗到較強的擁有感。這一結果和已有的基于橡膠手錯覺的研究結果一致(Kalckert & Ehrsson, 2014),同時也符合Tsakiris (2010)所提出的理論解釋, 即擁有感知覺的其中一個評判標準就是作為當前感官輸入和身體相關的相對參照系之間進行比較的結果而出現的。實驗2的主要目的就是考察不同距離參照系情況下被試對出現在同一位置虛擬手的擁有感體驗。

3 實驗2

3.1 實驗目的和假設

實驗1不僅證實了絕對距離和同步性對擁有感錯覺體驗的影響, 同時也說明了我們的實驗設置能夠很好的重現經典橡膠手錯覺并與之具有可比性。但正如我們在引言部分所述, 為了探索身體意象存在可變的可能性, 實驗2我們需要引入相對距離,即研究不同知覺環境下的擁有感體驗。實驗2仍在與實驗1相同的虛擬環境中以模擬經典橡膠手錯覺的方式進行。但實驗2中引入了以往研究不曾使用過的距離參照系作為變量, 考察同步性和距離參照系對擁有感錯覺程度的影響。我們分別選擇實驗1中的兩個位置作為近、遠兩個位置, 測定被試對位于這兩個位置中點的虛擬手的擁有感。實驗1中我們以絕對距離考察身體意象對擁有感體驗自上而下的影響, 結果表明與正常身體意象越接近的條件越容易引發擁有感錯覺。實驗2中我們在不同的順序條件下考察被試對相對位置虛擬手的擁有感體驗。如果虛擬手先出現在近處再出現在中點位置與先出現在遠處再出現在中點位置這兩種條件下的擁有感體驗不一樣, 說明即便身體意象依舊存在,它在影響知覺體驗的過程中的作用也是可變的。

3.2 研究方法

3.2.1 被試

與實驗1相同, 實驗2的被試也是128名萊頓大學的在校學生, 他們以獲取實驗學分或現金作為報酬自愿參加本實驗。所有被試篩選條件均與實驗1相同。實驗開始前向被試呈現實驗告知書并獲得被試口頭及書面簽字認可后進入正式實驗。

3.2.2 實驗設備及材料

所用設備與擁有感錯覺評估方式也同實驗1。

3.2.3 實驗設計和程序

本實驗為2×2被試間設計。兩個自變量分別是視覺刺激和觸覺刺激的同步性(包含同步、不同步兩個水平)以及距離參照系(包含先近后中、先遠后中兩個水平)。實驗包含4個不同的序列, 每個被試被隨機分配至其中之一序列進行實驗。

實驗正式開始之前主試為被試的右手戴上數據手套與方位追蹤儀并引導被試在正對著投影儀的椅子上坐下。被試前方的桌子上有一個特制的黑色箱子用于遮擋被試的視線以保證在實驗過程中被試無法看到自己戴著手套的右手。實驗過程中被試需將戴著數據手套和方位追蹤儀的右手掌心朝上放置于特制的黑箱子內的特定位置, 并盡量保持靜止不動。

實驗中屏幕上的虛擬手可能先位于被試的視線正前方(近), 也可能先位于距離被試真手正前方44 cm的位置(遠), 隨后虛擬手會出近、遠位置的中點, 即距離被試真手正前方22 cm的位置(中)。視觸同步性的控制方式與實驗1相同, 即同步的情況下當小球觸及虛擬手時在被試的真手上也同時產生振動觸覺; 不同步的情況下振動觸覺在小球跳至最高點時而不是在小球碰到虛擬手時產生。因此最終的四個序列分別是：虛擬手出現的位置先近后中,視覺刺激和觸覺刺激同步; 虛擬手出現的位置先近后中, 視覺刺激和觸覺刺激不同步; 虛擬手出現的位置先遠后中, 視覺刺激和觸覺刺激同步; 虛擬手出現的位置先遠后中, 視覺刺激和觸覺刺激不同步。

實驗過程如圖4所示。

3.3 實驗結果

圖4 實驗2流程圖

圖5 實驗2擁有感問題得分情況。誤差線為標準誤。

3.4 討論

從實驗2的結果可以發現, 同步性的影響依舊存在且無論距離參照系如何變化, 視觸同步條件下的擁有感都要顯著高于視觸不同步條件下的擁有感。并且, 和實驗1中的得分情況類似, 較之傳統橡膠手錯覺的研究, 虛擬手錯覺所產生的擁有感體現在問卷評分上要相對較低。但除此以外, 實驗2中更有價值的發現是, 即便是對于同一個位置(中)上的虛擬手, 被試也會因為其呈現順序的不同而產生統計差異顯著的不同程度的擁有感體驗。

在實驗1中通過改變虛擬手呈現在屏幕上的絕對位置發現隨著虛擬手與被試之間的距離增加時,擁有感體驗會下降, 且兩種情況下差異顯著。實驗2中, 最終考察的是當虛擬手位于實驗1近、遠兩個位置中點的位置上時被試的擁有感體驗。如果如實驗1所揭示的不同位置的虛擬手會對擁有感產生影響并且這種影響是因為身體意象以一種自上而下的方式在發揮作用, 那么實驗2中同一個絕對位置上的擁有感程度應該是相同或至少是相似的。然而在實驗2中可以看到, 盡管考察的是同一個位置上的虛擬手錯覺的程度, 但是由于不同的呈現順序,即距離參照系的存在會讓個體對同一絕對位置的虛擬手產生不同的擁有感體驗。近、中兩個位置的比較讓中點位置似乎離被試更遠, 而遠、中兩個位置的比較則讓中點位置似乎離被試更近。盡管我們不能據此認定身體意象不存在, 但至少可以猜測或許身體意象確實并不是那么穩定, 因此, 當外界信息發生改變時, 身體意象變會發生改變, 從而影響個體對身體擁有感的體驗。

4 綜合討論

作為一種能夠讓正常被試對非自己身體的一部分產生擁有感的實驗范式, 橡膠手/虛擬手錯覺使得我們對身體意象、自我表征和擁有感等問題進行實證的檢驗成為可能。經典橡膠手/虛擬手錯覺研究發現的空間一致性和特征一致性等影響錯覺產生與否的制約因素被認為是穩定的預先存在的身體意象在自我表征過程中發揮作用的證據。然而,隨著越來越多的研究揭示出在某些條件下, 不僅位于解剖學上不可能位置的橡膠手會被感受為自己身體的一部分, 甚至虛擬的氣球、木塊甚至不存在任何物體的空間等也能被感受為自己身體的一部分, 身體意象作為一種穩定不變的存在開始受到質疑。最為極端的主張是Armel和Ramachandran(2003)所提出的“身體意象只是一種幻覺, 它是大腦為了統一和方便而建構出來的”。本研究的主要目的是在虛擬環境中重現橡膠手錯覺來探討身體意象是否穩定以及是否存在, 并主要通過考察以下三方面的內容來試圖回答上述問題。

4.1 同步性對身體擁有感的影響

兩個實驗均顯示同步性對身體擁有感的重要性, 無論是虛擬手位于何處、不管是其出現的順序如何, 視觸刺激同步下的身體擁有感都要顯著高于視觸刺激不同步時對虛擬手的擁有感。這與以往眾多的橡膠手/虛擬手錯覺研究中所得到的時間一致性原則也是吻合的(Ehrsson, 2012; Tsakiris, Longo,& Haggard, 2010)。并且進一步的簡單效應分析發現, 同步性對擁有感的影響不僅在虛擬手離被試近的情況下差異顯著, 而且即便當虛擬手離被試很遠的時候, 同步性對擁有感的影響依然存在顯著差異。此外, 實驗2中先近后遠和先遠后近的條件下,同步性對擁有感體驗的影響也分別顯著。并且, 較之另一個變量絕對距離或相對距離, 同步性對身體擁有感的影響程度也要更大。本實驗中所發現的同步性對身體擁有感的影響也從另一個角度為自下而上的加工方式影響錯覺的產生(Tsakiris, Carpenter,James, & Fotopoulou, 2010)提供了佐證。這些結果再次證實了同步性是橡膠手/虛擬手錯覺產生的一個必要條件。但同步性的影響是否像貝葉斯邏輯所主張的那樣, 只要存在同步的視覺刺激和觸覺刺激知覺學習機制便會發生作用, 即同步的視觸刺激或同步的視覺運動刺激是身體擁有感錯覺產生的充分條件？絕對位置對身體擁有感的影響似乎更支持自上而下的加工起主導作用這一取向。

4.2 絕對位置對身體擁有感的影響

通過分別考察虛擬手位于被試正前方和距離被試很遠的屏幕上這兩種情況下的身體擁有感體驗發現, 無論是否同步, 被試對兩種情況下的虛擬手所產生的擁有感程度在統計學上是有顯著差異的, 即個體對于越遠的虛擬手越不容易對其產生擁有感。但是因為較之絕對位置的影響同步性的影響更強, 因此如果不對是否同步進行區分時, 無論是近處的虛擬手還是遠處的虛擬手, 被試對其擁有感的體驗都是負值。只有在視觸刺激同步且虛擬手位于被試面前的情況才能讓人產生相對較強的擁有感。同步性和絕對位置的交互作用顯著, 在視觸同步的情況下被試對位于不同絕對位置的虛擬手所產生的擁有感體驗有較大的差異, 而在視觸不同步的情況下被試對不同絕對位置的虛擬手所產生的擁有感體驗幾乎沒有差別, 即當視覺上的接觸刺激和手上所感受到的觸覺刺激之間有較大的時間間隔時, 無論虛擬手的絕對位置如何, 均不會產生擁有感。可見, 本研究在絕對位置對身體擁有感的影響上所發現的不同位置的顯著差異的主效應主要是來源于同步情況下的差異。以往研究在談論這些影響橡膠手/虛擬手錯覺產生的因素時往往喜歡分開討論, 但是從本研究的結果可以看到, 無論是同步性的影響還是絕對位置的影響都不是孤立地發生作用。這也就引出了下一個需要探討的問題, 既然這些因素對擁有感的影響同時還受其它因素的影響, 那么如果這些因素本身受到影響也可能會影響身體擁有感。

4.3 相對位置對身體擁有感的影響

同步性和絕對位置分別作為自下而上和自上而下的代表性影響因素, 實驗1所揭示出的其對身體擁有感的影響顯而易見, 這同時也說明了身體意象是存在的, 或者至少存在某種類似于身體意象的東西以自上而下的方式影響自我表征。然而至此,我們依然好奇的是身體意象是否可變的問題。為了研究影響橡膠手/虛擬手錯覺產生因素本身受到影響時會對擁有感產生什么樣的影響, 同時也為了更好地回答身體意象是否可變的問題, 本研究通過引入距離參照系, 從虛擬手的相對位置來考察其對身體擁有感的影響。較之絕對位置上的擁有感體驗情況, 在視覺刺激和觸覺刺激同步的情況下, 先近后中的呈現方式會降低被試的擁有感體驗, 而先遠后中的呈現方式則會加強被試的擁有感體驗。這一發現與身體擁有感是受穩定的身體意象以一種自上而下的方式進行調節的假設并不一致。距離參照系的引入改變了我們體驗身體擁有感的環境, 盡管兩種條件下都是對中間位置的虛擬手的擁有感進行判斷, 但是在先近后中的條件下, 較之先前位于近處的虛擬手, 中間位置的虛擬手遠離了被試, 以近處的身體意象為標準, 中間位置的虛擬手變得更不像自己的手; 而在先遠后中的條件下, 較之先前位于遠處的虛擬手, 中間位置的虛擬手靠近了被試,以遠處的身體意象為標準, 中間位置的虛擬手會變得更像自己的手。當然這里有一個預設前提：即身體意象在一定范圍內是可變的。因為如果只存在一種并且是穩定的身體意象, 總是以一種自上而下的方式影響自我表征, 那么無論呈現虛擬手的環境信息如何變化, 對于同一個位置的虛擬手被試的擁有感體驗應該都是一致的。

值得注意的是, 按照自由能量原理或最小震驚原理的解釋, 這種身體意象的可塑性不僅不會導致“自我”的瓦解或混亂, 而且還是維系“自我”的重要保障。受到自上而下與自下而上加工的交互作用,自由能量將得以流動與重新組織。身體意象的表征作用和感官系統輸入信息之間的聯合會產生一個動態的評價過程。大腦會根據新的信息輸入不斷地進行評估, 即什么是最可能屬于“我”的。為了保證以最優的方式處理問題, 大腦必須“學會”構建一個良好的穩定模型來預測感官輸入的結果(Apps &Tsakiris, 2014)。這種建構以避免震驚或震驚最小化作為最終目的。身體意象在個體的日常體驗以及實驗1的條件下中便發揮著類似的作用, 幫助其快速判斷一個對象是否屬于自己身體的一部分。在視觸刺激同步情況下, 距離身體越遠的虛擬手會越處于解剖學上不可能的位置, 將會產生越弱的擁有感。然而, 動態的評價過程意味著大腦會根據新的信息輸入不斷更新表征, 因此相應的自我表征便應該是可變的, 從而身體意象也不可能一直以穩定不變的形式存在。在實驗2中, 距離參照系的引入所產生的相對位置意味著環境信息的改變。這一改變所引起的大腦重新評估便使得身體意象也發生了一定程度的改變(被試對于中間位置虛擬手的擁有感會受到距離參照系的影響而產生變化)。這種變化的目的是維系自我并避免震驚(Friston & Stephan,2007; Friston et al., 2015)。

4.4 研究的理論與實踐意義

伴隨具身認知(embodied cognition)運動的不斷推進, 研究者越來越不滿于從實驗或理論上關注“身體如何因果性地影響認知活動”以及“身體是理解認知的必要條件”等等主題(Glenberg, Witt, & Metcalfe,2013)。一種融合第一人稱(first-person)與第三人稱(third-person)視角的具身主體(embodied subject)體驗或“具身感” (the sense of embodiment)成為了新的熱點(Carruthers, 2015)。身體擁有感就是具身感的主要表現形式之一, 也是對身體意象進行操作化的主要科學指標。

按照以往研究的理論假設, 表征和識別身體意象(或產生更為廣泛的“具身感”)是一個將身體對單模態特征與來自其它感官系統的多模態信息進行整合的過程, 這種整合至少包含兩種加工模式：自下而上(bottom-up)上的時間一致性加工機制與自上而下(top-down)的空間一致性(或特征一致性)加工機制。然而, 絕大多數研究仍然選擇分別考察這兩種加工機制, 并引發了諸多的爭論。本研究通過引入距離參照系與同步性, 同時考察了上述兩種加工模式對身體擁有感的影響方式及其交互作用, 進而初步確認了身體意象的可塑性。這也從實驗層面上支持了Tsakiris (2010)提出的理論構想：身體擁有感是當前的感官輸入和身體的內部模型之間交互作用的產物。最終體驗到的身體擁有感是自上而下的內部表征和自下而上的多感官整合之間比較的結果。兩種加工方式缺一不可。按照Brown等(2013)基于自由能量原則或最小震驚原則的解釋指出, 行動與知覺的耦合產生了貝葉斯意義上最優的適應行為(adaptive behaviour)。它以預測錯誤的最小化形式存在。即, 我們要么通過知覺來改變預測以解釋感覺輸入, 要么積極地改變感覺輸入以滿足我們的預測。因此, 身體意象可能既不像Ramachandran等(1996)認為的那樣是一種可以隨意塑造的幻覺,也不是絕對穩定, 一層不變的內部表征, 而是具有一定的可塑性。身體意象的這種存在方式可以滿足預測錯誤的最小化, 從而避免震驚。當然, 身體意象究竟在何種程度上是可塑的？有關身體意象的先驗內部表征是否存在“剛性”的邊界不容塑造？這些都有待后續研究予以檢驗。

在實踐上, 身體意象的可塑性可以部分解釋臨床上神經性厭食癥(anorexia nervosa)或神經性暴食癥(bulimia nervosa)等自我具身性障礙(disorders of selfmbodiment)類精神疾病的發病機制(Giummarra,Gibson, Georgiou-Karistianis, & Bradshaw, 2008)。根據美國精神障礙診斷統計手冊第五版(DSM-V)的診斷標準, 身體意象扭曲(body image distortion)通常被認為是神經性厭食癥或暴食癥的關鍵癥狀(Kostopoulou, Varsou, & Stalikas, 2013; Phillipou et al., 2016)。當前, 對于神經性厭食癥或暴食癥的治療, 無論是藥物治療還是心理治療都往往只能在患者發病乃至病情較嚴重后進行干預, 至今對于上述疾病在其癥狀出現之前進行預測或者早期診斷方法尚不多見。鑒于身體意象容易受不同的社會因素和心理因素的影響, 這種對身體意象的敏感性有可能導致神經性厭食癥或暴食癥的易感性。目前已有研究證實女性厭食癥患者比正常女性更容易產生橡膠手錯覺(Keizer, Smeets, Postma, van Elburg, &Dijkerman, 2014); 女性暴食癥患者比正常女性與男性個體更容易產生異己手錯覺(alien hand illusion)(一種將自己的手體驗成他人的手的錯覺, 可以由同步性刺激所誘發) (S?rensen, 2005)。因此, 未來可以將對虛擬手錯覺產生的擁有感的易感性作為罹患神經性厭食癥或暴食癥等飲食障礙的一項臨床診斷指標, 從而為更好地篩查出易感人群進行提前干預提供更具操作性的啟示。

5 結論

(1)無論是同步性還是絕對位置都會對虛擬手錯覺中的擁有感產生影響, 但同步性對擁有感的影響要大于絕對位置對擁有感的影響, 即視觸刺激的影響要大于身體意象的影響。同步性對擁有感的影響在虛擬手位于近、遠兩處的情況下都存在, 而絕對位置對擁有感的影響則主要源于視覺刺激和觸覺刺激的同步性。

(2)不同的距離參照系對同一位置的擁有感體驗影響差異顯著, 先近后遠的呈現方式會減弱錯覺而先遠后近的呈現方式則會加強錯覺。相對位置對身體擁有感的影響與我們之前假設身體意象以一種穩定的內部表征的方式影響知覺體驗的情形并不一致, 我們至少可以認為外界一些因素會改變它在身體擁有感體驗過程中的影響。

致謝

：感謝荷蘭萊頓大學腦與認知研究所Bernhard Hommel教授, 北京師范大學腦與認知科學研究院孔風博士, 美國紐約大學心理學院汪寅博士以及匿名審稿人提出的寶貴修改意見。Apps, M. A. J., & Tsakiris, M. (2014). The free-energy self: A predictive coding account of self-recognition.

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