掌外抚摸诱导 “第六指错觉”：解锁多感官融合与超数机器人手指感知新密码

《Scientific Reports》：The sixth finger illusion induced by palm outside stroking shows stable ownership and independence

为探究抚摸区域、视觉效果和试验次数对第六指错觉（sixth finger illusion）的影响，天津大学研究人员开展了相关研究。他们招募 80 名参与者，在不同条件下进行试验，结果表明掌外抚摸能诱导更强更独立的错觉，且受试验次数显著影响。该研究为超数机器人手指（SRFs）的多感官融合及感知反馈提供依据。

　　在我们的认知里，人类通常有五根手指，但你能想象拥有六指的奇妙体验吗？近年来，随着科技的发展，超数机器人手指（SRFs）成为研究热点，它有望补偿或增强人类的感觉运动能力 。然而，当 SRF 穿戴在身上时，若没有相应的感官表征，就如同硬件缺少软件支持，难以有效协助行动。

为了深入探索人类大脑对外部肢体的感知奥秘，许多认知科学家和神经科学家致力于研究如第三臂、额外第六指等肢体错觉现象，试图揭示身体所有权感知如何从多感官整合中产生。第六指错觉的研究意义重大，它不仅能帮助我们理解大脑如何将额外手指纳入身体图式，还能为 SRFs 的感官反馈建立提供参考。

但目前，关于第六指错觉仍存在诸多问题。比如，诱导错觉的抚摸区域、视觉效果以及试验次数究竟如何影响错觉的产生、强度和独立性，尚未有明确结论。同时，多数研究集中在神经可塑性效应上，对多次诱导试验的影响关注较少，且诱导位置多为生理匹配位置，其他位置的诱导研究相对匮乏。

为了解开这些谜团，天津大学医学工程与转化医学研究院、海河实验室人机交互与人机融合的研究人员开展了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为该领域带来了新的突破。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，招募 80 名 19 - 29 岁的健康右利手参与者，随机分为四组 。实验在安静实验室进行，利用镜子错觉装置，让参与者将左手置于镜子后，右手置于镜子前，通过特定的视觉设置，使参与者将镜中的右手视觉感知为左手。然后，研究人员设置了四种不同的实验条件，分别是在佩戴（Sv）或不佩戴（Ev）超数橡胶手指的情况下，抚摸左手掌外侧（LPs）或左手小指外侧（LFs）来诱导第六指错觉。在每次试验中，严格控制抚摸的顺序、速度、强度和时长等参数。试验结束后，参与者需根据特定问卷对自身感受进行评分，问卷涵盖 “感觉左手有六根手指” 等五个问题。最后，运用非参数统计检验等方法对问卷数据进行深入分析。

研究结果如下：

1. 多因素对第六指错觉的影响：通过 PERMANOVA 分析发现，触觉因素（抚摸手掌外侧或小指外侧）、视觉因素（是否佩戴超数橡胶手指）和时间因素（试验次数）及其相互作用，均对第六指错觉的诱导产生显著影响 。例如，对于 “感觉左手有六根手指”（Q1）这一问题，除视觉和时间的交互作用不显著外，其他因素及交互作用均显著。
2. 不同条件下错觉的差异：Mann Whitney U 检验分析显示，在第一次试验中，四种条件在 “感觉有两个小指”（Q2）和 “感觉有额外一只手”（Q5）的得分上存在显著差异，且抚摸小指外侧比抚摸手掌外侧更易诱导出有两个小指的感觉 。在第五次试验中，手掌外侧诱导出有六根手指的错觉比小指外侧更明显，小指外侧诱导出有两个小指的错觉比手掌外侧更明显 。同时，佩戴超数橡胶手指在诱导有六根手指的感觉上有一定积极作用。
3. 试验次数对错觉的影响：Friedman 检验表明，在四种条件下，试验次数对多个问卷问题得分有显著影响。如在 EvLPs 条件下，试验次数对 Q1、Q2、Q4（感觉触摸不在身体上）和 Q5 得分影响显著；在 SvLPs 条件下，对 Q1 和 Q2 得分影响显著 。进一步的 Dunn's 检验显示，在 EvLPs 条件下，第一次和第五次试验中 Q1、Q2 和 Q4 得分差异显著；在 SvLPs 条件下，第一次与第三、四、五次试验中 Q1 得分差异显著 。这表明手掌外侧诱导的六指感觉受试验次数影响显著，且随试验次数增加而增强。
4. 性别差异的影响：分析发现，在四种条件下，男女在第一次和第五次试验的各问卷得分上均无显著差异。

研究结论与讨论部分指出，该研究表明抚摸区域比视觉效果对第六指错觉的强度和独立性影响更大，手掌外侧能诱导出更强且更独立的第六指错觉。随着试验次数增加，这种优势更加明显，佩戴超数橡胶手指时，三次试验后错觉强度达到稳定状态；不佩戴时，五次试验后达到稳定状态 。同时，视觉因素虽对诱导错觉有一定积极作用，但目前证据不足以证明其具有显著优势，可能通过心理暗示等其他因素间接影响参与者表现。

这项研究意义重大，它为超数机器人手指的多感官整合和感官反馈研究提供了重要证据，有助于建立更有效的 SRFs 感官感知，为其在临床和日常生活中的应用奠定基础 。不过，研究也存在局限性，如评估方法相对单一，未来可采用行为测量、神经成像和神经生理学等多种方法进一步探索潜在的神经生理机制，还应增加不诱导第六指错觉的对照条件，使研究更加全面和严谨。