工具的使用——身體形象的拓展

從棒球“小子”到職業棒球選手，都會在打擊區重復進行揮棒動作。實際上，這種揮棒動作是為了將球棒視為手臂的延伸，換句話說，是為了將球棒納入身體形象。

我們在日常生活中往往沒有意識到，但為了執行準確的動作，除了要了解四肢的大小和長度外，還必須了解四肢的位置。在構筑動作序列之前，身體的坐標軸是由各種信息形成的，它與外部環境的坐標軸進行比較和匹配，從而幫人們感知自己在環境中的位置。身體形象指的是關于身體空間信息的廣泛知覺現象。這里特指身體部位的位置關系和四肢的關節位置感覺。而所謂的“位置感覺”并不對應于解剖學上的感覺器官，而是指由幾種感覺復合而成的感覺。關節位置感覺是根據伸肌和屈肌的肌梭及覆蓋在伸肌和屈肌上的皮膚的伸展感受器（魯菲尼小體）的輸入平衡形成的。伸肌是收縮以伸展某個關節的肌肉，而屈肌是收縮以彎曲某個關節的肌肉。肌梭對肌肉的張力變化做出反應，而魯菲尼小體對皮膚的伸縮做出反應。來自肌肉、肌腱和關節的感覺統稱為本體感覺。本體感覺還包括內耳的半規管和平衡器。本體感覺雖然不包括在五感中，但對運動控制至關重要。在日常生活中，四肢的位置感覺通常與視覺和本體感覺一致，但是當通過照鏡子等視覺操縱時，視覺和本體感覺的不一致很容易發生。

一項實驗證實了肌梭在塑造身體形象中的關鍵作用。在閉眼狀態下，對肘部伸肌的肱三頭肌施加振動刺激會導致肘部屈曲的運動錯覺。³這是因為振動刺激激發了伸肌肌梭的感覺器，使人們產生了伸肌伸展的錯覺，從而產生了肘部彎曲的動作錯覺。同樣，當我們振動肘部屈肌的肱二頭肌時，手臂會產生伸展的動作錯覺。這時，當用手觸摸鼻子時，我們會感覺到隨著手臂的伸展，鼻子像“匹諾曹鼻”一樣變長，產生“匹諾曹錯覺”。³這樣，身體形象通過各種復合信息進行處理，有時會形成解剖學上不可能的身體形象。

我們研究了分布在皮膚和骨骼肌中的粗大末梢神經的麻痹對身體形象的影響。長時間跪坐會導致腿部末梢神經受到身體重量的壓迫而麻痹。為了在實驗中模擬這種情況，我們對四肢施加了“袖口壓”（通過充氣的管子將壓力加在四肢上），使末梢神經受到壓迫而麻痹。當閉眼時，手腕被固定在伸展位，向上臂部施加壓力時，手腕會被感知為朝著彎曲的方向移動（見圖1-4a）。反之，當手腕固定在彎曲位置時，手腕會被感知為朝著伸展的方向移動（見圖1-4b）。⁹然而，在加壓時手腕被保持在中間位置時，手腕的位置感覺保持不變（見圖1-4c）。¹⁰當手腕處于中間位置時，屈肌和伸肌的肌梭產生的向心信號處于平衡狀態，加壓導致的肌梭和皮膚的向心信號消失的過程也是相同的，因此我們不會感知到手腕的位置變化。相反，當手腕處于伸展位時，屈肌的向心信號頻率較高，而伸肌的向心信號頻率較低，因此加壓導致的向心信號減少可能相對于屈肌更大，因此手腕會被感知為朝著彎曲的方向移動。另一方面，當手腕處于彎曲位置時，相反的現象會發生。換句話說，伸展的肌肉和皮膚產生了更高頻率的向心信號，由此感知到手腕的位置變化。在這個實驗中，手腕的感知最終位置取決于加壓前實際手腕姿勢，身體形象參考伸肌和屈肌的長度信息來決定動作的起點和結束點。此外，與“匹諾曹錯覺”不同，手腕的感知位置變化受到了解剖學上不可能的位置的限制。因此，這種錯覺受到了大腦中身體地圖（神經系統產生身體形象的作用）或身體表征的限制。

圖1-4 隨著壓力施加的進行，手腕和肘部位置的感知變化¹⁰

a）從伸展位到屈曲位的知覺變化 b）從屈曲位到伸展位的知覺變化 c）伸展位肘部和中間位手腕的知覺變化

注：圖中灰色的手臂表示實際手臂的位置，而白色的手臂表示10名被試的感知變化的平均值。實線和虛線也表示了感知變化。箭頭指示了感知變化的方向。

此外，我們還調查了視覺和本體感覺在肩關節位置感知中的相互作用。¹¹我們讓被試帶上頭戴式顯示器（Head-Mounted Display），然后在屏幕上展示參與者的右臂向前伸展的樣子，這一過程持續30分鐘。與此同時，我們固定了被試實際右臂的位置，使其分別在外展0°、30°和60°的方向上（見圖1-5）。結果顯示，實際右臂的位置與屏幕上顯示的位置相差越大，被試感知到的右臂位置就越接近屏幕上的位置。當兩者之間的差異保持在90°持續30分鐘時（見圖1-5a），被試感知到的手臂位置會逐漸接近屏幕上顯示的位置，直到經過了15分鐘后，最終穩定在實際位置和顯示位置之間的某個值。這項研究結果表明，大腦中負責本體感覺的評估會根據視覺的評估進行調整，使兩者保持一致。同時還表明，在水平方向上，手臂位置在視覺上比在本體感覺中更容易被準確編碼。然而，當實際手臂位置與顯示屏上的位置相差90°時（見圖1-5a），被試會感覺到屏幕上的手臂位置會隨著時間慢慢地接近實際的手臂位置。這表明，當實際位置與顯示位置的差異較大時，視覺評估會逐漸與本體感覺評估保持一致。

圖1-5 視覺和本體感覺相互作用對手臂位置感知的影響¹¹

注：圖a、b、c的上層部分中的灰色手臂是在屏幕上顯示的手臂位置，而白色的手臂是感知到的手臂位置。圖a、b、c的下層部分中的灰色手臂是實際的手臂位置，而白色的手臂是感知到的手臂位置。

神經生理學上，頂部聯合區整合了軀體感覺區的信息（身體坐標軸）和視覺區的信息（外部環境坐標軸），形成了身體形象。例如，研究者讓猴子使用長柄器具練習取手無法觸及的地方的食物。¹²練習結果表明，猴子的頂部聯合區神經元對手的皮膚感覺和局限在手上的視覺刺激都有反應，甚至對長柄器具末端的視覺刺激也有反應。然而，一旦停止使用長柄器具，這些反應帶來的變化在幾分鐘內就恢復原狀。這個結果是手的形象延伸到長柄器具末端的客觀證據。正如本文開頭所述，從引入的實驗來看，棒球擊打動作似乎是為了將手臂的形象延伸到棒球的末端。此外，由于每天使用鉛筆或筷子，它們也作為手指的延伸而移動。而進行自行車或汽車駕駛的練習涉及將身體形象延伸到車輛上，熟練的司機能夠在交叉口熟練地右轉大型拖車。