探秘触觉手空间表征:视觉缺失下的稳定性研究

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Cortex 3.3

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  在日常生活中,手的使用与视觉紧密相关,但人们对自身手部大小和形状的感知却存在扭曲。为探究视觉在手部表征及其扭曲中的作用,研究人员测试了盲人和视力正常者,结果发现两组均有典型手部扭曲,这表明视觉不强烈影响手部皮肤表面空间表征,为理解感官处理和神经可塑性提供依据。

  在我们的日常生活里,双手可谓是 “大忙人”,从清晨起床掀开被子,到挥手告别家人去上班,再到晚上做饭、吃饭,都离不开双手的参与。而且,手的各种动作往往都有视觉 “保驾护航”,视觉既能引导我们伸手、抓握,还能帮助调整这些动作。按常理来说,我们对手的大小和形状应该了如指掌。然而,事实却并非如此。多项研究发现,人们对自己身体大小和形状的感知存在显著扭曲。就拿手部来说,当依靠本体感觉(proprioceptive information)估计手指位置时,会觉得手更宽、手指更短;在判断手部两点触觉距离时,横向刺激(沿手的宽度方向)会被感知得比纵向刺激(沿手的长度方向)更长。而当通过视觉进行估计时,表现似乎更准确。但以往研究大多只是暂时剥夺参与者的视觉,这就留下了一个疑问:观察到的视觉对身体表征的影响,会不会只是短期剥夺导致的呢?为了解开这个谜团,来自国外的研究人员开展了一项研究,相关成果发表在《Cortex》杂志上。
研究人员为了探究视觉在身体表征中的作用,找来 36 名意大利盲人(包括 18 名先天性盲人、18 名后天性盲人)和 36 名视力正常者作为对照组,他们在年龄、性别和教育水平上进行了匹配。研究人员让参与者们完成一项两点触觉距离估计任务,要求他们报告左手背和手指上两个触摸点之间的感知距离。在实验过程中,研究人员用 60gr 的 von Frey 细丝对手部进行触觉刺激,刺激位置分布在左手背的 3x3 网格和手指的特定位置上,且事先让参与者熟悉不同的实际距离。为了分析数据,研究人员运用了多维度缩放(Multidimensional Scaling,MDS)、Procrustes 分析和拉伸分析这几种主要技术方法。MDS 用于构建手部和手指触觉空间的感知地图,展示其内部几何结构;Procrustes 分析用来量化不同空间配置的形状差异,并进行可视化;拉伸分析则估计实际和估计配置在内外侧轴上的整体拉伸差异 。

研究结果显示,不管是盲人还是视力正常者,都出现了典型的手部扭曲。在 MDS 构建的二维感知地图中,两者的重建配置都与实际皮肤形状契合,且相似程度高。通过 Procrustes 分析和拉伸分析发现,两组参与者都高估了手部内外侧轴方向的触摸距离,最佳拟合拉伸参数均显著大于 1,但两组之间在这一偏差上没有显著差异。同时,在手指长度的感知上,盲人和视力正常者都存在低估的情况,且低估程度相似。对于手指上每个触觉刺激点的感知距离,两组也都判断比实际距离短。在估计指关节间的间距时,两组同样都存在高估现象,并且高估程度没有差异。

综合这些研究结果,研究人员得出结论:视觉对代表手部和手指皮肤表面的空间配置没有强烈影响。这意味着手部扭曲以及身体表征,可能是一种不受视觉剥夺影响的结构特征。身体表征的稳定性或许源于多感官整合(multisensory integration),即使没有视觉信息,躯体感觉和本体感觉系统也能提供足够的反馈,维持准确的身体表征。例如,触觉反馈和本体感觉能够弥补视觉的缺失,确保身体图式(body schema)完整。这一研究结果与以往一些认为视觉会扭曲触觉大小恒常性(tactile size constancy)的研究形成对比。不过,那些研究只是暂时改变视觉,而本次研究针对长期视觉剥夺,表明长期视觉剥夺可能会稳定触觉大小恒常性机制。此外,研究还发现,虽然视觉经验可能在某些方面对身体表征有贡献,但不是影响全身触觉表征的关键因素。总的来说,这项研究揭示了即使在视觉缺失的情况下,身体表征仍具有稳定性,这对我们理解感觉处理和神经可塑性(neural plasticity)有着重要意义,也为后续研究大脑如何整合感觉信息维持连贯的身体图式指明了方向。

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