2018-05-03「 Perceived Gravitoinertial Force During Vection 」论文反馈

研究背景

In this study we examine whether a close relationship also exists between vection and perceived gravitoinertial force。（证明vection与重力之间存在密切关系）。

Seno et al.最近提出了一个一致性假说：它预测当一个或多个非视觉自我运动感觉的输入与视觉模拟相一致时，视觉诱导的自我运动（vection）将得到增强。根据这一假设的预测，vection已经被以下内容证明:

1）视觉模拟向前运动时，静止观察者面部的空气流动

2）在视觉模拟的自我运动过程中，持续的听觉刺激和身体的振动。

同样，视觉刺激在我们的手和手臂中产生伪触觉感觉的能力也暗示了视觉和躯体感觉的相似的相互作用。

在本实验中，我们对物理静止观察者进行诱导了向上和向下运动的视觉错觉(线性vection)。根据一致性假设，我们预测：

1）在没有来自非视觉感官的任何自我运动刺激的情况下，视觉系统将主导自我运动的感知

2）大脑将试图通过诱导与vection一致的虚幻的非视觉感知来协调不一致的视觉和非视觉信息。

鉴于以上所述，当我们经历向上和向下的vection时，我们可能会调整我们的躯体对于重力的感知，并使它们与视觉信息相协调。

研究方法 （METHODS）

Subjects （实验者）

Apparatus（设备）

Displays（显示，刺激）

全屏视野下进行向上/向下运动

直径为10°的圆形视野进行向上/向下运动

全屏视野下的静态显示

Procedure（步骤）

上面所描述的视觉刺激(全屏视野下进行向上/向下运动，直径为10°的圆形视野进行向上/向下运动，以及全屏视野下的静态显示)都呈现在30秒内。每种情况都进行了四次测试。观察人员被要求记住在试验过程中发生的最大体重变化。在每次试验结束时，观察人员要对其vection的主观强度等级从0(没有vection)到100(非常强的vection)进行评价。在评定完他们的vection强度之后，受试者要求实验者（第一作者）减少或增加他们的体重夹克中的重量（每次380克），直到他们感觉到自己与之前刺激显示接触时所经历的体重相同。

讨论（ DISCUSSION ）

在本实验中，我们研究了在恒定速度情况下，对于视觉诱导的上下运动过程中体重变化的感知。有趣的是，我们发现向上的vection伴随着体重的增加，而向下的vection则伴随着体重的减少。我们还发现，随着垂直vection的强度增加，感知到的重量变化的大小也增加了(不考虑所诱导的自我运动的方向)。这些观察到的体重变化被认为是反映了感知到的重力的变化。

在当前实验中，垂直vection与感知到的重力（或重力惯性力）之间的关系是什么？我们推测，虽然我们的光学刺激（ optic flow stimuli ）模拟恒定的速度的自我运动，当我们的静止观察者观察到诱导的刺激显示时，他们感知到初始的自我加速，这是他们观察到的感知体重变化的原因。现在已经证实了这样一种感知的自加速是必要的，以能够使观察者的状态在实验开始时（感知静止）与他/她的状态在自我运动显示（感知的恒定速度自运动）之后进行协调。在以往的研究和我们自己的研究中，我们已经知道，当暴露于恒速光学系统时，我们最初会经历一段虚幻的自加速。例如在Brandt, Dichgans, and Koenig他们的研究中发现，在实验开始的3-4秒，暴露于转鼓产生的视光中，受试者正确地感知到它们是静止的，而鼓是移动的。然而，这很快伴随着一段感知的自加速，在与光的方向相反的方向上（在此期间鼓以逐渐减慢的速度运动），直到达到恒定速度自转的感觉。我们认为，我们的研究中虚幻的体重变化与这种虚幻的自我加速有关。与这个观点一致的是，Hanes(6)报告说，当一个受试者看到一个视动刺激时，他或她的惯性自我运动知觉往往会被改变，以符合感知(在本例中，实际上是感觉)的视觉运动。然而，对于将来的研究也是很有趣的，将比较和对比，在使用我们的恒速自运动显示器获得的视觉和感知到的重量变化与模拟垂直自加速度的显示器产生的重量变化。

“感觉捕捉”指的是最可靠的模式似乎可以支配着自我运动的综合输出。这项研究的结果可以被认为是感觉捕获的一个例子，即，视觉诱导的vection捕捉观察者的前庭和重力惯性感知。结果表明，观察者的重力惯性感知与主导视觉感知相协调。而且已经被证明大脑能够协调多种方式的输入。橡胶手的幻觉和出体现象OBE (Out of Body Experience)便是一些明显的例子。在这两种情况和本研究的案例中，大脑似乎协调了可用的不可能/不兼容的输入，以使它们有意义。因此，我们认为，在当前实验的向上/向下运动过程中发现的体重增加/下降，会影响大脑试图调和各种自运动感觉的可用输入。

目前的发现对所有类型的自动仿真(无论是飞行、汽车、海军、铁路、战斗等)都有重要的应用意义。传统上认为，基于移动的车辆模拟器应该为固定基地的车辆模拟器提供更好的训练经验。然而，当前和过去的研究表明，基于固定的模拟可能会提供比大多数理论家和训练者预测的更具吸引力和沉浸式的体验（在感知的自我运动和感知的重力惯性力方面）。这些发现表明，即使在固定基础模拟过程中，通常与视觉模拟的自我运动相关的物理力消失了，但通常对这些力做出反应的非视觉感官的大脑区域仍然可能被激活(通过视觉捕捉间接地)。因此，正如Wright及其同事所证明的那样，固定模拟器并非总是避免产生有关自运动的冲突或非冗余信息的模拟器场景，与一些移动基础模拟器相比，而是事实上可以提供令人惊讶的自运动体验。不幸的是，所有移动的基地模拟器会在它们的自运动显示器诱发的运动和观察者的身体运动之间有一定的滞后。由于Ash和她的同事(2)最近已经证明了物理和显示运动之间的滞后可以显著地削弱vection，所以使用固定基模拟器来模拟自我运动，至少在某些类型的训练中是可取的。

然而，虽然固定基础模拟可能产生引人注目的自我运动体验，但值得注意的是它可以产生其他的感知结果。在这里，我们在我们的物理静止观察者中诱导恒定速度垂直的vection，并发现了感知重量变化的副作用。恒速垂直的vection对于重力/重力惯性力的变化的诱导并不明显(尽管一些理论家可能会预期加速垂直方向的vection会产生这种类型的副作用)。因此，固定基础车辆模拟可能产生各种各样的副作用。在过去，人们可能会认为，飞行员在固定飞行模拟过程中会对躯体重力和躯体重力错觉免疫。基于当前的发现,这些假设可能不再成立,因为即使在视觉模拟中没有物理的（线性的和旋转的）自加速，视觉捕获的过程也可能间接地产生这些力的感知——可能是先前的飞行经验的结果。另一个可能的副作用是晕动病。我们最近的研究表明饥饿会增大垂直的vection(而不是深度的vection)(15)。据报道，经常有报道称，运动病的严重程度随饥饿程度增加(18)，而且与vection(8)联系更大。因此，在基于固定的模拟过程中，垂直vection可能会增加晕动病的可能性。

综上所述，当前的发现显示出垂直的vection和感知重量之间的紧密关系，我们认为这是源于大脑试图从不同的自我运动感觉中协调输入。正如上面所讨论的，我们认为这些发现对所有的自运动模拟器(特别是基于固定的模拟飞行器和驾驶模拟器)的使用有着重要的影响。