Bodily Self-Perception During Vestibular Galvanic Stimulation in Virtual Reality: A Replication and Extension of Karnath et al. (2019)

为了在世界上航行，我们的大脑必须不断构建一张关于自身身体的心理地图。我们需要知道手臂在哪里结束，腿部从哪里开始，这不仅是为了避免碰撞到物体，更是为了理解我们在空间中的位置。这种内在的自我感依赖于一个复杂的传感器团队。我们利用眼睛来观察自己的形状，并利用肌肉和关节中的特殊传感器来感受自己的位置。但还有第三个经常被忽视的成员：前庭系统。该系统位于内耳深处，充当着身体内置的陀螺仪，探测头部运动以及相对于重力的定向。虽然我们知道这个系统对平衡至关重要，但科学家们长期以来一直想知道，它是否也帮助我们决定身体部位的感觉大小。内耳是否参与了感知手臂长度为某一特定长度的过程，还是说这纯粹是眼睛和肌肉的工作？

最近的一项研究试图通过尝试欺骗内耳，并观察大脑是否会改变其对身体大小的看法，来测试这种联系。研究人员专注于一种被称为电流前庭刺激的技术，即在耳朵后方放置微小的电极，通过皮肤发送非常微弱的电流。这种电流轻轻地干扰内耳向大脑发送的信号，即使人在完全静止时也会产生运动或倾斜的感觉。在之前的一次实验中，科学家们在虚拟现实环境下使用了这种方法，并发现这种刺激并没有改变人们对手臂长度的感知，尽管他们注意到身体左右两侧之间存在一种奇特的差异。这项新研究旨在通过更大规模的人群重复那项工作，使用更强的电流和不同类型的电信号，以观察对内耳更强烈的推动是否最终能产生身体感知的变化。

二十名健康的志愿者参加了这项实验，他们坐在斜靠椅上，佩戴着高质量的虚拟现实头显。在头显中，他们看到了一个数字版的自己，一个根据其实际身高和手臂长度调整过的虚拟化身。任务简单而精确：研究人员会展示比参与者实际手臂稍长或稍短的虚拟手臂，参与者必须说明感觉是太长了还是太短了。随后，研究人员会调整虚拟手臂，直到参与者觉得它与自己的手臂相匹配。这个过程在不同条件下重复了多次。有时参与者完全不接受电流，作为基准。其他时候，他们接收持续的、直接的电流，或者是在两个不同强度水平下快速来回切换的电流。目标是观察电刺激是否会使虚拟手臂在感觉上需要变长或变短，以匹配其内在的身体感。

结果是清晰且一致的。无论电流有多强，也无论它是持续的还是快速切换的，参与者都没有改变他们对手臂长度的感知。无论是否受到内耳刺激，感觉“刚刚好”的虚拟手臂大小始终保持不变。研究还寻找了早期研究中发现的一种特定模式，即人们往往比左臂更容易高估右臂的长度。这一次，该模式并未出现；左右臂的感知准确度相等。虽然电刺激确实导致一些参与者感到轻微的眩晕或头或身体正在移动的感觉，但这些物理感觉并未转化为对手臂大小感知的改变。

研究人员得出结论，至少在目前的设置下，内耳似乎在决定肢体感知大小方面并不起直接作用。即使在前庭系统受到强电流信号积极干扰时，大脑仍依赖其他信息（很可能是视觉线索以及对身体通常感觉的记忆）来判断大小。研究表明，内耳对身体意象的影响可能比此前认为的要小得多，或者在健康人群中很容易被大脑的其他感官所覆盖。虽然实验并未发现某些理论预测的那种剧烈的身体感知转变，但它为大脑如何处理冲突信号提供了一个扎实且详细的观察。它表明，当内耳发送关于运动的错误信息时，大脑并不一定会重写身体地图，从而在我们的运动感发生动摇时，依然保持我们对自身大小感的稳定。