虚拟现实的使用经验可以改变人的自我认知，比如形成对虚拟肢体的拥有感，类似经典的橡胶手效应。进一步，虚拟现实还会造成自我认知的有关动作控制的认知进程的改变。施动感是指个体主观意识到自己是动作的控制者的感觉，这部分自我认知也可能“让渡”给虚拟肢体。虽然虚拟现实的时代大潮铺面而来，虚拟化身造成的施动感改变的认知和神经机制目前都不明确。
近日，窝窝视频网魏坤琳教授课题组在Cerebral Cortex上发表题为 Neural correlates of an illusionary sense of agency caused by virtual reality（doi.org/10.1093/cercor/bhad547）的论文，对虚拟现实造成的施动感的认知和神经机制进行了创新研究。该研究使用虚拟现实技术操纵个体对虚拟手的施动感发生改变，并利用经典的时间捆绑范式对施动感进行客观测量，同时进行功能性核磁共振研究，试图厘清虚拟现实造成的施动感改变的神经基础。
行为学上，实验组被试在虚拟现实训练期间利用虚拟手完成了一系列运动任务，他们的时间捆绑效应也在训练后得到增强（图1），证明虚拟现实训练增强了他们对虚拟手的施动感；而控制组被试在虚拟现实训练时没有看到虚拟手，他们在训练前后的时间捆绑效应也没有明变化。行为学结果证明了个体在实时控制虚拟肢体与环境进行运动交互后，其施动感可以迁移到虚拟肢体上，和实验室前述研究一致。
图1 时间捆绑效应
脑成像分析中，传统的施动感相关脑区（通常涉及主动动作控制）中，发现仅有右侧角回础骋表现出和行为学结果类似的组间交互作用（图2补）。该区域前后测神经信号的变化和行为学上时间捆绑效应的前后测变化的相关边缘显着。此外，研究还发现，右侧下顶叶滨笔尝特异性地表征了观察虚拟肢体动作所引起的时间捆绑效应（图2产）。同样地，该脑区的神经信号在虚拟现实体验前后的改变也和行为学的改变有相关性。因此，脑成像结果支持了右侧础骋和滨笔尝参与表征运动观察引起的时间捆绑效应以及对虚拟肢体的施动感的表征。有意思的是，这些脑区并不与运动计划、运动控制直接相关，反而与因果推理、失配侦测等高级认知加工有关。这表明虚拟现实造成的施动感错觉可能和感知觉反馈的回溯性处理有关。
图2 右侧AG和IPL激活与时间捆绑效应相关
文章的第一作者是课题组的在读博士生蔡依洋，窝窝视频网教授魏坤琳为本文通讯作者。杨慧超、王晓莎、熊子羿、Simone Kühn教授和毕彦超教授也为本文做出了重要贡献。这项研究得到了国家自然科学基金项目、科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目和基金委面上项目的资助。
2024-02-20