执行手偏侧性判断任务不一定需要运动想象



1. 背景

在人们判断旋转的手部图像的偏侧性时,可能会使用运动想象,也可能会使用视觉心理旋转,或者图形形状的简单比较。有两种指标可判断是否使用了运动想象,即旋转角度-响应时间(RTs)之间的线性关系,和生物力学约束效应。本研究试图通过评估每个被试的两个指标,判断是否以及有多少人使用基于运动想象的策略来进行手的偏侧性判断任务。

1.1 综述

运动想象是一个心理过程,通过该过程人们可以在不实际执行运动的情况下练习或模拟脑海中的动作。 偏侧判断任务(LJT)要求被试判断所呈现的手部图像的偏侧性,并广泛用于测量健康人的运动想象能力; 在异同判断任务(SDJT)中,被试需要判断同时显示的两个手图像的偏侧性是否相同。 基于运动想象的手旋转策略:人们会从初始的静止位置(通常是竖直位置)到所呈现的手部形象的位置,在心理上模拟自己手的物理动作的运动学特性。这种认知过程被称为基于运动想象的策略。 其他策略也可用于执行LJT例如,视觉心理旋转(基于视觉想象的策略)(visual mental rotation of the presented hand image (a visual imagery-based strategy))或不旋转的图形形状的简单比较。

根据以前的研究,两个行为特征已被视为使用运动想象执行LJT的指标。 1) 一种是旋转角度与响应时间(RTs)之间的线性关系,这被视为执行自己的手的运动心理旋转的行为特征,也是对一只手的图片的视觉性心理旋转的行为特征。

2) 另一个是生物力学约束效应,在这种现象中,向外旋转(手指指向身体外侧)的手部想象的RT大于LJT向内旋转的手的RT。这种现象被认为是对手进行运动想象的一种行为特征,因为人们认为向外旋转的RT升高是由于这样的事实:向外旋转手比向内侧旋转更难。

2. 方法

2.1 被试

三十七名健康成年人(18名女性;平均年龄±SD:21.2±1.1岁);均为右利手;视力正常或矫正视力正常

2.2 心理旋转任务和视觉刺激

图1

使用了两种类型的手部心理旋转任务:偏侧判断任务(LJT)和同异判断任务(SDJT)。 在LJT中,被试判断旋转的手部想象的偏侧性;在SDJT中,他们判断同时显示的两个手部图像的偏侧性是否相同。 在SDJT期间,始终在左侧以垂直位置显示参考刺激,在右侧显示旋转的测试刺激。

对于这两个任务,以八个不同的旋转角度显示了测试刺激:顺时针方向为0°(竖直位置),45°,90°,135°,180°,225°,270°和315°。因此,在每个任务中使用了一组32张的手的图像(2手[左/右手]×2个视角[背/掌]×8个旋转角度)。

2.3 实验装置

在正常照明条件下,被试在一个安静的房间中执行了手心理旋转任务。 他们舒适地坐着,手放在大腿上,离计算机屏幕约50厘米。

被试使用两个脚踏开关做出回应,这些脚踏开关位于地板上舒适的伸脚可及的距离内。

刺激的展现得到控制,被试的回应被要求用展示的方式

2.4 程序

LJT和SDJT在同一天进行。 任务的顺序在被试之间是平衡的。

每个任务包含一个练习块和四个实验块,每个块包含96个试验。 在每个实验块中,这组32张手部图像以随机顺序呈现了3次; 因此,在所有四个实验块中,每个手部图像都呈现了12次。 刺激(旋转的手部)出现,并一直在屏幕上保持可见,直到被试按下脚踏开关做出响应为止。

要求被试尽快,准确地做出回应,并在判断时不要看手或移动手。 被试可以在任务块之间休息,可以决定休息的时间。

3. 数据分析

3.1 数据处理

在个体水平上计算了每种任务和刺激条件组合的平均反应时间(RTs),仅计算正确的响应试验。从每个被试的平均RT的计算中排除了RT大于或小于2 SD的试验。 LJT或SDJT中任何刺激条件的错误率都高(超过50%)的被试被排除在小组和个人水平的分析之外。

对两个行为特征的指标的处理: 1) 要检测RT是否随旋转角度线性增加,测试了角度-RT关系,对每种刺激条件作简单回归分析(手[左/右]×视角[手背/手掌]×旋转方向[内侧/外侧旋转])。如果回归线在0°至180°之间的斜率显著为正,则我们认为RTs随着旋转角度单调增加。 2) 为了在组水平上测试生物力学约束效应的存在,在LJT和SDJT中使用单尾配对t检验比较了每种刺激条件下内侧和外侧旋转之间的平均RT。如果外侧旋转的平均RT显著长于内侧旋转的平均RT,我们认为存在生物力学约束效应。 3) 为了测试在个体水平上生物力学约束效应的存在,我们使用单尾两样本t检验比较了每种刺激条件下每个被试的内侧旋转和外侧旋转之间的平均RT。 4) 为了测试个体水平上,线性角度与RT关系的存在,我们还对单个RT数据进行了简单的回归分析。

使用数据分析软件JMP(SAS Institute Inc.,美国北卡罗来纳州卡里)进行统计测试。

所有统计检验的显著性水平均设置为p <0.05。

对个人水平的简单回归分析和t检验应用了更为宽松的显著性水平(p <0.2)。为了控制多次比较中的I型错误,通过McNemar测试将Bonferroni校正应用于视角之间和任务之间的比较。

3.2 结果

1)在组水平上旋转角度与响应时间之间的关系。 在两项任务的每种刺激条件下,简单的回归分析都显示,所显示的手部图像旋转角度与RTs之间的所有回归线的斜率均显著为正(所有,p <0.001),这表明RTs从0°到180°线性得增加。

2) 生物力学约束效应在小组水平的存在。 对于LJT,在右掌条件下和左掌条件下,外侧旋转的平均RTs明显比内侧旋转的RTs长;在SDJT中,在任何刺激条件下均未发现外侧旋转和内侧旋转之间存在显著的RT差异。

3) 生物力学约束效应的存在和个体水平上的线性角度-RT关系。 为了调查有多少人显示出生物力学约束效应以及线性角度与RT的关系,在个人水平上对其进行了测试(在每次测试中,阈值均设置为p <0.05)。 然后,比较了显示(1)生物力学约束效应,(2)线性角度与RT关系,(3)两者都显示和(4)在不同视角之间(背侧与掌侧)和任务之间均未显示的被试的数量( LJT与SDJT)。

图2

在本研究中,在严格的显著性水平(p <0.05)应用于个体水平分析的条件下,有8%至25%的被试在LJT的手背和SDJT的所有条件下均表现出两种行为特征。表明基于运动想象的策略不一定用于执行LJT。

前人研究认为,只有在LJT的手掌视角条件下(呈现手掌侧手部图像)使用了运动想象,而在LJT的手背视角条件下以及在异同判断任务(SDJT)的手掌和手背条件下均使用了视觉想象。

如果这种传统观点是正确的,则在所有条件下线性角度与RT的关系都应是可观察到的,而生物力学的约束效应应仅在LJT的手掌视角条件下才是明显的。

本研究中,并不是所有条件下线性角度-RT关系都可以观察到,虽然生物力学约束效应在LJT手掌视角条件下最明显,但如果在LJT期间生物力学约束效应是运动想象的指示(即运动心理旋转),则这种效应应该和线性角度与RT的关系一起被观察到。

本研究中即使在LJT的手掌条件下,最大数量的被试显示了生物力学约束效应,也只有40%至48%的被试同时显示了两种行为特征。此外,虽然约63%至70%的被试表现出生物力学约束效应,但被试没有都表现出线性角度与RT的关系。因此即使在LJT的手掌视角条件下,被试也不一定会使用运动想象。

此外,在LJT的手掌视角条件和其他情况之间,同时显示两种行为特征的被试的数量没显著差异,这表明运动想象不是特定的用于LJT的手掌条件下。

文献: Mibu, Akira; Kan, Shigeyuki; Nishigami, Tomohiko; Fujino, Yuji; Shibata, Masahiko (2020). Performing the hand laterality judgement task does not necessarily require motor imagery. Scientific Reports, 10(1), 5155–. doi:10.1038/s41598-020-61937-9 论文原文