工具的使用——身体形象的拓展

从棒球“小子”到职业棒球选手，都会在打击区重复进行挥棒动作。实际上，这种挥棒动作是为了将球棒视为手臂的延伸，换句话说，是为了将球棒纳入身体形象。

我们在日常生活中往往没有意识到，但为了执行准确的动作，除了要了解四肢的大小和长度外，还必须了解四肢的位置。在构筑动作序列之前，身体的坐标轴是由各种信息形成的，它与外部环境的坐标轴进行比较和匹配，从而帮人们感知自己在环境中的位置。身体形象指的是关于身体空间信息的广泛知觉现象。这里特指身体部位的位置关系和四肢的关节位置感觉。而所谓的“位置感觉”并不对应于解剖学上的感觉器官，而是指由几种感觉复合而成的感觉。关节位置感觉是根据伸肌和屈肌的肌梭及覆盖在伸肌和屈肌上的皮肤的伸展感受器（鲁菲尼小体）的输入平衡形成的。伸肌是收缩以伸展某个关节的肌肉，而屈肌是收缩以弯曲某个关节的肌肉。肌梭对肌肉的张力变化做出反应，而鲁菲尼小体对皮肤的伸缩做出反应。来自肌肉、肌腱和关节的感觉统称为本体感觉。本体感觉还包括内耳的半规管和平衡器。本体感觉虽然不包括在五感中，但对运动控制至关重要。在日常生活中，四肢的位置感觉通常与视觉和本体感觉一致，但是当通过照镜子等视觉操纵时，视觉和本体感觉的不一致很容易发生。

一项实验证实了肌梭在塑造身体形象中的关键作用。在闭眼状态下，对肘部伸肌的肱三头肌施加振动刺激会导致肘部屈曲的运动错觉。³这是因为振动刺激激发了伸肌肌梭的感觉器，使人们产生了伸肌伸展的错觉，从而产生了肘部弯曲的动作错觉。同样，当我们振动肘部屈肌的肱二头肌时，手臂会产生伸展的动作错觉。这时，当用手触摸鼻子时，我们会感觉到随着手臂的伸展，鼻子像“匹诺曹鼻”一样变长，产生“匹诺曹错觉”。³这样，身体形象通过各种复合信息进行处理，有时会形成解剖学上不可能的身体形象。

我们研究了分布在皮肤和骨骼肌中的粗大末梢神经的麻痹对身体形象的影响。长时间跪坐会导致腿部末梢神经受到身体重量的压迫而麻痹。为了在实验中模拟这种情况，我们对四肢施加了“袖口压”（通过充气的管子将压力加在四肢上），使末梢神经受到压迫而麻痹。当闭眼时，手腕被固定在伸展位，向上臂部施加压力时，手腕会被感知为朝着弯曲的方向移动（见图1-4a）。反之，当手腕固定在弯曲位置时，手腕会被感知为朝着伸展的方向移动（见图1-4b）。⁹然而，在加压时手腕被保持在中间位置时，手腕的位置感觉保持不变（见图1-4c）。¹⁰当手腕处于中间位置时，屈肌和伸肌的肌梭产生的向心信号处于平衡状态，加压导致的肌梭和皮肤的向心信号消失的过程也是相同的，因此我们不会感知到手腕的位置变化。相反，当手腕处于伸展位时，屈肌的向心信号频率较高，而伸肌的向心信号频率较低，因此加压导致的向心信号减少可能相对于屈肌更大，因此手腕会被感知为朝着弯曲的方向移动。另一方面，当手腕处于弯曲位置时，相反的现象会发生。换句话说，伸展的肌肉和皮肤产生了更高频率的向心信号，由此感知到手腕的位置变化。在这个实验中，手腕的感知最终位置取决于加压前实际手腕姿势，身体形象参考伸肌和屈肌的长度信息来决定动作的起点和结束点。此外，与“匹诺曹错觉”不同，手腕的感知位置变化受到了解剖学上不可能的位置的限制。因此，这种错觉受到了大脑中身体地图（神经系统产生身体形象的作用）或身体表征的限制。

图1-4 随着压力施加的进行，手腕和肘部位置的感知变化¹⁰

a）从伸展位到屈曲位的知觉变化 b）从屈曲位到伸展位的知觉变化 c）伸展位肘部和中间位手腕的知觉变化

注：图中灰色的手臂表示实际手臂的位置，而白色的手臂表示10名被试的感知变化的平均值。实线和虚线也表示了感知变化。箭头指示了感知变化的方向。

此外，我们还调查了视觉和本体感觉在肩关节位置感知中的相互作用。¹¹我们让被试带上头戴式显示器（Head-Mounted Display），然后在屏幕上展示参与者的右臂向前伸展的样子，这一过程持续30分钟。与此同时，我们固定了被试实际右臂的位置，使其分别在外展0°、30°和60°的方向上（见图1-5）。结果显示，实际右臂的位置与屏幕上显示的位置相差越大，被试感知到的右臂位置就越接近屏幕上的位置。当两者之间的差异保持在90°持续30分钟时（见图1-5a），被试感知到的手臂位置会逐渐接近屏幕上显示的位置，直到经过了15分钟后，最终稳定在实际位置和显示位置之间的某个值。这项研究结果表明，大脑中负责本体感觉的评估会根据视觉的评估进行调整，使两者保持一致。同时还表明，在水平方向上，手臂位置在视觉上比在本体感觉中更容易被准确编码。然而，当实际手臂位置与显示屏上的位置相差90°时（见图1-5a），被试会感觉到屏幕上的手臂位置会随着时间慢慢地接近实际的手臂位置。这表明，当实际位置与显示位置的差异较大时，视觉评估会逐渐与本体感觉评估保持一致。

图1-5 视觉和本体感觉相互作用对手臂位置感知的影响¹¹

注：图a、b、c的上层部分中的灰色手臂是在屏幕上显示的手臂位置，而白色的手臂是感知到的手臂位置。图a、b、c的下层部分中的灰色手臂是实际的手臂位置，而白色的手臂是感知到的手臂位置。

神经生理学上，顶部联合区整合了躯体感觉区的信息（身体坐标轴）和视觉区的信息（外部环境坐标轴），形成了身体形象。例如，研究者让猴子使用长柄器具练习取手无法触及的地方的食物。¹²练习结果表明，猴子的顶部联合区神经元对手的皮肤感觉和局限在手上的视觉刺激都有反应，甚至对长柄器具末端的视觉刺激也有反应。然而，一旦停止使用长柄器具，这些反应带来的变化在几分钟内就恢复原状。这个结果是手的形象延伸到长柄器具末端的客观证据。正如本文开头所述，从引入的实验来看，棒球击打动作似乎是为了将手臂的形象延伸到棒球的末端。此外，由于每天使用铅笔或筷子，它们也作为手指的延伸而移动。而进行自行车或汽车驾驶的练习涉及将身体形象延伸到车辆上，熟练的司机能够在交叉口熟练地右转大型拖车。