知覺領域的感覺衰減效應

　　在日常生活中，我們有時會有這樣的體驗：當某些身體部位被別人觸碰時會產生癢感并引人發笑，而自己觸碰時這種感覺會削減很多。該現象在科學領域被稱為感覺衰減（Sensory Attenuation），是人類在長期的生物進化過程中形成的一種適應機制。感覺衰減效應也被認為是知覺中的重要原則，用以潛在地調節各種重要功能。比如，感覺衰減可以作為中介來區分自我引起的感知刺激和外部因素引起的感知刺激，以最大限度地保護個體免于外部刺激的傷害。但在一些精神障礙群體中（尤其是精神分裂癥患者），由于缺乏感覺衰減，個體傾向于將自己發出的行為認為是由別人發起的，而無法對相應的行為進行正確的自我歸因，從而導致精神病性癥狀的出現。

　　感覺衰減的心理學研究。感覺衰減是指與外界刺激所誘發的感覺結果相比，自生行為（self-generated action）引發的感覺結果產生較弱的神經反應，在主觀感知層面報告程度較弱的強度體驗。1971年，韋斯克蘭茨（Lawrence Weiskrantz）等人的研究發現，在實驗中分別由主試或被試自己向腳底施加同等強度的觸覺刺激時，被試所體驗到的癢感程度存在差異。具體而言，與外部（即主試）施加的觸覺刺激相比，由被試自己施加刺激時其體驗到的癢感程度更低，知覺敏感性更差。此外，被試自己抓住主試的手向其腳底施加觸覺刺激時，體驗到的癢感雖然沒有主試獨立施加時那般強烈，但也沒有像自我施加時一樣感覺平平。研究者們認為，之所以會產生這種現象，可能是因為感覺衰減效應的存在。

　　感覺衰減既包括感知層面知覺強度的衰減，也包括神經層面皮質反應的減弱。感覺衰減的程度，可以通過比較自主動作所引發的感覺結果和外部刺激引發的感覺結果的主觀知覺強度，進行定量化測量。當某個動作由自我發出時，由于神經系統中傳出副本的存在，個體可以預測其動作所產生的感覺結果。正是這種預測作用導致個體所體驗到的感知強度降低，即出現感覺衰減現象。這解釋了為什么由別人觸碰我們的某些身體部位時會產生癢感并引人發笑，而自己觸碰時這種感覺會減弱很多。

　　力匹配任務（Force-matching task）是研究觸覺通道中感覺衰減的經典實驗范式，其實驗儀器為力致動器。力致動器由一個連接在扭矩馬達上的杠桿組成，扭矩馬達則由計算機控制，而杠桿末端的傳感器用來測量施加在被試手指的力。實驗要求被試在兩種條件下匹配先前力致動器施加在被試左手食指上的目標力。在手指（主動）條件下，被試用左手食指直接向杠桿施加力，按壓右手食指；在滑塊（被動）條件下，被試通過滑動控制扭矩馬達的線性電位計來間接向右手食指施加力。結果發現，被試的手在主動條件下會給右手食指施加更大的力。相比之下，當個體將力間接地與線性電位計相匹配時，被試體驗到的感知強度則是準確的。

　　后來，有研究者也在聽覺通道發現了感覺衰減現象，其實驗范式為聽覺動作結果（auditory action-effect）的感覺衰減。實驗要求被試在兩種條件下判斷標準音與比較音哪一個更響亮。標準音是由被試主動按鍵觸發或計算機呈現，比較音則是由計算機生成。在操作條件下，被試主動按鍵后會出現一個標準音，比較音則出現在隨機時間間隔（800—1200ms）之后。而在觀察條件下，標準音由計算機生成。結果顯示，被試認為被動（計算機）呈現的音要比主動按鍵觸發的音更加響亮。換句話說，在操作條件下，被試出現了感覺衰減效應。

　　感覺衰減的腦科學研究。哈格德（Patrick Haggard）和惠特福德（Ben Whitford）認為，輔助運動區（SMA）是運動系統的主要大腦結構，沒有輔助運動區的存在，感覺衰減不會發生。弗里德（Itzhak Fried）等人和哈格德等人分別使用經顱磁刺激，在動作開始前破壞被試輔助運動區的大腦活動進行實驗。結果表明，無論刺激是由自我生成還是外部對象引起，輔助運動區的單脈沖經顱磁刺激（single-pulse TMS）均破壞了感覺衰減。

　　此外，為了研究體感皮層和小腦參與調節自我產生的觸覺的假設，布萊克莫爾（Sarah-Jayne Blakemore）等人使用功能性磁共振成像來檢查自我和外部生成的觸覺刺激的神經基礎。結果發現，感覺衰減可能由體感皮層和前扣帶回皮層調節，這些區域受自我生成的觸覺刺激的激活程度低于外部生成的相同刺激的激活程度。當個體經歷外部生成的觸覺刺激時，次級體感皮層和前扣帶回的活動增加。相比之下，右側小腦前部皮層通過產生觸覺刺激的自生運動而被選擇性激活，此外，通過外部生成的觸覺刺激也能被顯著激活。這表明，小腦根據其特定的感覺結果在動作之間進行區分。當動作的實際感覺反饋與預測的感覺反饋相匹配時，小腦的活動會減少。換句話說，小腦的作用之一是將刺激的預期反應與實際反應進行比較。如果這兩種反應相匹配，小腦會啟動一種機制來抑制刺激的效果，最終結果是體感皮層的活動減弱，隨之而來的是對自我生成運動感覺結果的衰減。

　　比較器模型（Comparator Model）或稱前向模型，是最早用來解釋感覺衰減的模型。比較器模型用來模擬外部世界和運動系統的各個方面，以捕捉動作及其結果之間的因果關系，根據運動命令（motor command）預測動作的感覺結果。具體而言，運動命令的傳出副本（efference copy）可以預測正在進行的動作行為的感覺結果，然后將這一預測與來自動作的實際感覺反饋（actual sensory feedback）進行比較。由于自生行為的感覺結果可以在運動命令的基礎上被正確地預測（即預測感覺反饋和實際感覺反饋之間幾乎沒有差異或差異不顯著），這種精確的預測可用于減弱自生行為感覺結果的強度，即造成感覺衰減。相反，外部生成的感覺與任何傳出副本均不相關，因此無法通過比較器模型進行預測。

　　感覺衰減研究的應用。在臨床方面，謝爾吉爾（Sukhi Shergill）等人的研究表明，精神分裂癥患者的自我監控可能存在功能障礙，具體表現在感覺預測的缺陷，這種缺陷會導致感覺衰減機制的失效。而布萊克莫爾、林德納（Axel Lindner）等人則認為，精神分裂癥患者在感覺預測中的缺陷是控制妄想等精神病性癥狀出現的原因。此外，謝爾吉爾等人的研究也表明，病患表現出的衰減程度與精神病藥物（氯丙嗪類藥物）之間沒有明顯相關，而是個體穩定、類似特質的特征。據此，我們可以推論，感覺衰減機制的失效或許可以作為識別精神分裂癥障礙的生理表征。

　　未來，我們在臨床治療中可以利用成像技術追蹤其預測缺陷對應的神經機制，從而對精神病患者的研究進行補充。同時，在精神分裂癥患者的康復治療中，除目前使用的藥物治療和心理治療外，更需要對患者輔助運動區和小腦進行外部干預。我們可以通過針灸、電刺激小腦等干預方法，使精神分裂癥患者的小腦準確預測動作結果，從而對行為進行正確歸因，使控制妄想和幻覺等精神病性癥狀得到改善。

　　在行為訓練方面，雖然感覺衰減可以幫助個體突出外部世界的顯著事件，增強人類檢測外部環境變化的能力，但這種能力僅限于自生行為的感覺結果。在未來的研究中，我們可以通過訓練預測感覺反饋，使個體在一些特定情境中準確預測外部刺激引發的感覺結果，使自生行為和外部引起行為的感覺結果有同等強度的衰減。具體而言，對于特定行為，可以通過4周或更長時間的工作記憶訓練來提高個體對特定事件結果的準確預測率。而在以工作記憶為方式的訓練中，個體便會在反復的信息搜索過程中保留信息的特征，然后通過工作記憶的再知、再認，使這種信息識別模式記錄在個體的腦海中。當個體以后遇到類似的刺激時，便可以準確預測動作的感覺結果，從而引起感覺衰減。

　　此外，當前人工智能的迅速發展深刻改變著人類的生產生活方式和社會的發展模式。類腦研究作為人工智能由“弱”向“強”發展的重要突破口，已成為科技發展和產業創新的前沿陣地。未來的類腦智能機器人要在具備基本腦認知功能的基礎上兼備自主感，可能需要具備與感覺衰減神經機制相對應的腦區，及時對行動進行歸因，區分自生刺激和外部刺激，這或許能夠提高機器人的智能程度，形成多模態感知與類人思維。

　　（作者單位：西北師范大學心理學院）