身體知識如何塑造運動感知:基于視覺啟動與生物力學約束的認知機制研究

《Scientific Reports》:How body knowledge shapes motion perception

【字體: 時間:2025年05月16日 來源:Scientific Reports 3.8

編輯推薦:

  本研究通過對比人類手部與鐘表指針的表觀運動感知,結合掩蔽啟動范式,揭示了身體知識(body knowledge)對運動感知的強穩健性影響。實驗發現,當啟動方向與生物力學約束(biomechanical constraints)沖突時,人類手部旋轉感知仍優先遵循身體運動規律,而鐘表指針則完全受啟動效應支配。該成果為理解運動感知的認知神經機制提供了新證據,發表于《Scientific Reports》。

  

論文解讀

人類如何感知他人的動作?這一能力不僅是社交互動的基石,更與神經科學中關于"身體知識(body knowledge)如何影響認知"的核心爭議密切相關。已有研究表明,我們的大腦會優先感知符合生物力學約束(biomechanical constraints)的動作軌跡——例如,當看到兩張快速切換的手臂姿勢照片時,人們會自動腦補出符合關節活動范圍的中間動作。但一個關鍵問題懸而未決:這種"身體知識"的約束力究竟有多強?它是否比日常物體(如鐘表指針)的運動知識更具支配性?

來自意大利都靈大學、美國斯坦福大學等機構的研究團隊通過兩項精巧的實驗給出了答案。研究首次證實:身體知識對運動感知的影響具有特殊穩健性,即使面臨與之沖突的視覺啟動(visual priming)干擾,人類大腦仍會頑固地堅守生物力學法則。這一發現不僅深化了對運動感知機制的理解,更為"具身認知(embodied cognition)"理論提供了有力證據,相關成果發表于《Scientific Reports》。

關鍵技術方法
研究采用表觀運動(apparent motion)和掩蔽啟動(masked priming)范式。實驗1讓18名右利手受試者判斷人類手部/鐘表指針在8種旋轉角度(如45°-225°)下的運動方向;實驗2對21名受試者施加前向-后向掩蔽的視覺啟動(43ms),分析啟動方向(順時針/逆時針)對135°-315°(生物力學中性)和45°-225°(生物力學約束)旋轉感知的影響?刂茖嶒炌ㄟ^兩擇一迫選任務驗證啟動刺激的不可見性。

研究結果

實驗1:身體知識的基線效應
通過2×2×8重復測量ANOVA分析發現:

  • 鐘表指針普遍被感知為順時針旋轉(F1,17=20.15, p<0.001, ηp2=0.54),而人類手部感知則嚴格遵循生物力學法則——例如右手的0°-180°旋轉僅被感知為順時針(符合腕關節解剖限制)。
  • 刺激類型×旋轉角度交互作用顯著(F7,119=13.95, p<0.001),證實生物力學約束特異性調控人類動作感知。
  • 出乎意料的是,反應手(左/右)與觀察手的一致性未影響感知(三階交互p=0.57),暗示身體知識的自動化處理特性。

實驗2:啟動與身體知識的博弈
2×2×2 ANOVA揭示關鍵三階交互(F1,20=22.47, p<0.001):

  • 在生物力學中性的135°-315°旋轉中,人類手部與鐘表指針均完全受啟動方向支配。
  • 在生物力學約束的45°-225°旋轉中,當啟動暗示逆時針方向(與腕關節活動沖突)時,人類手部感知的啟動效應顯著減弱(接近50%隨機水平),而鐘表指針仍全盤接受啟動信號。

控制實驗
受試者對啟動刺激方向的識別準確率(53.12±6.09%)與隨機水平無差異(p=0.06),排除了意識加工的干擾。

結論與意義
這項研究首次證明:身體知識對運動感知的塑造具有"超強韌性"。即使面臨相反的視覺啟動壓力,大腦仍會優先維護生物力學合理性——這種特性是鐘表指針等物體知識所不具備的。這種分化提示:

  1. 機制特異性:身體知識可能依賴不同于物體知識的神經通路,涉及運動模擬(motor simulation)或特殊的知覺學習(perceptual learning)機制;
  2. 臨床啟示:為運動感知障礙(如自閉癥、運動想象缺陷)的干預提供新靶點;
  3. 理論突破:支持"具身認知"理論,強調身體經驗在高級認知中的奠基作用。

正如作者Corrado Sinigaglia指出,這種"身體優先"的感知偏好在進化上可能促進了對他人動作意圖的快速理解。未來研究可進一步探索:這種效應是否受文化差異影響?在虛擬現實環境中能否被人工調控?這些問題的解答將推動腦機接口和人工智能動作識別技術的發展。

相關新聞
生物通微信公眾號
微信
新浪微博
  • 急聘職位
  • 高薪職位

知名企業招聘

熱點排行

    今日動態 | 人才市場 | 新技術專欄 | 中國科學人 | 云展臺 | BioHot | 云講堂直播 | 會展中心 | 特價專欄 | 技術快訊 | 免費試用

    版權所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    聯系信箱:

    粵ICP備09063491號

    亚洲欧美自拍偷拍,亚洲人成77777,亚洲男女自偷自拍,亚洲成年在线