在我們的日常生活中，對(duì)外部環(huán)境的感知覺(jué)十分重要，同樣重要（甚至更為重要）的是如何利用這些感知覺(jué)去引導(dǎo)和控制我們的每一個(gè)動(dòng)作行為。感知覺(jué)引導(dǎo)的動(dòng)作行為是一切日�；顒�(dòng)的基礎(chǔ)，是人和動(dòng)物基本的生存技能。比如，看到桌子上有一個(gè)水杯，你伸手端起杯子并把它送到嘴邊，這就是一個(gè)視覺(jué)引導(dǎo)手部動(dòng)作的例子�？此坪�(jiǎn)單且毫不費(fèi)力的行為背后卻有著復(fù)雜的控制過(guò)程，動(dòng)作控制可以靈活調(diào)整以適應(yīng)周圍環(huán)境的變化（如目標(biāo)物位置發(fā)生改變）。動(dòng)作適應(yīng)性一般呈現(xiàn)兩種方式：一是在動(dòng)作執(zhí)行過(guò)程中根據(jù)視覺(jué)反饋進(jìn)行在線的調(diào)整；二是利用前一次的動(dòng)作誤差反饋調(diào)整當(dāng)前運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃也可以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康�。以前的研究大多�?shù)采用操控動(dòng)作的動(dòng)態(tài)參數(shù)（如方向偏移）或動(dòng)力學(xué)特性（如增加阻力）等來(lái)考察動(dòng)作適應(yīng)的特性，一般認(rèn)為，動(dòng)作適應(yīng)過(guò)程可以用運(yùn)動(dòng)控制的自適應(yīng)理論體系來(lái)解釋。但是，中國(guó)科學(xué)院心理研究所的研究結(jié)果卻對(duì)這一傳統(tǒng)的理論體系提出了挑戰(zhàn)。他們的實(shí)驗(yàn)表明，現(xiàn)有理論體系尚不完整，它不能很好地解釋動(dòng)作控制在正向視覺(jué)反饋情形下的特性。這里，“正向”表示視覺(jué)反饋與實(shí)際情況剛好相反。比如，手實(shí)際向右運(yùn)動(dòng)，視知覺(jué)感知手卻在向左運(yùn)動(dòng)。從控制理論的角度來(lái)說(shuō)，這是一種不穩(wěn)定的系統(tǒng)，不同于常規(guī)的負(fù)反饋穩(wěn)定系統(tǒng)。心理所的研究成果詳細(xì)地描述了在這一特殊情形下動(dòng)作控制的特點(diǎn)及其適應(yīng)特性。

　　該研究以人類被試為研究對(duì)象，考察用手觸摸這一特定動(dòng)作行為在正向視覺(jué)反饋條件下的控制與適應(yīng)情況。他們采用高精光學(xué)器件對(duì)被試的視覺(jué)輸入進(jìn)行左右鏡像顛倒（圖1）。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)幫助科研人員采集被試們手部運(yùn)動(dòng)軌跡的3D位置數(shù)據(jù)。整個(gè)試驗(yàn)流程分為棱鏡穿戴前、中、后三個(gè)部分。他們發(fā)現(xiàn)，與正常視覺(jué)（穿戴前）條件相比，棱鏡視覺(jué)下手動(dòng)軌跡的波動(dòng)顯著增大，運(yùn)動(dòng)終點(diǎn)與目標(biāo)的誤差也較大。在近一個(gè)小時(shí)的重復(fù)訓(xùn)練下，這些波動(dòng)和誤差并沒(méi)有明顯的變小（圖2）。同時(shí)，棱鏡穿戴和訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)（即運(yùn)動(dòng)規(guī)劃）的影響幾乎沒(méi)有。除了動(dòng)作起點(diǎn)和終點(diǎn)，研究人員另外重點(diǎn)考察了整個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡的特點(diǎn)。他們采用了兩種常用的軌跡分析方法來(lái)量化手部動(dòng)作的控制程度（圖3）。結(jié)果一致表明，在棱鏡視覺(jué)條件下，手部動(dòng)作的控制水平驟降，且驟降僅僅發(fā)生在運(yùn)動(dòng)軌跡的后段（當(dāng)被試能看到視覺(jué)反饋時(shí)）。另外，重復(fù)訓(xùn)練可以逐漸改善被試對(duì)動(dòng)作的控制能力，但這些改善及其緩慢，數(shù)百次訓(xùn)練后（約一小時(shí)）的控制水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到棱鏡前的基準(zhǔn)水平，這與常規(guī)情形下動(dòng)作適應(yīng)往往只需要幾次或十多次的訓(xùn)練即可恢復(fù)形成鮮明的對(duì)比。這些訓(xùn)練對(duì)動(dòng)作控制水平的影響同時(shí)發(fā)生在運(yùn)動(dòng)軌跡的前段（無(wú)視覺(jué)反饋）和后段（有視覺(jué)反饋）。研究人員推測(cè)，動(dòng)作控制的驟降可能是正向反饋系統(tǒng)下的一種最優(yōu)工作方式，因?yàn)樵诖饲樾蜗�，控制得越多則錯(cuò)誤越大，因此運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可能關(guān)閉了常規(guī)的自適應(yīng)控制模式；當(dāng)重復(fù)訓(xùn)練發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)則謹(jǐn)慎啟動(dòng)原有的內(nèi)部自適應(yīng)控制模式，因而訓(xùn)練對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡均產(chǎn)生了影響（不依賴視覺(jué)反饋存在與否）。

　　該研究成果受心理所青年人才科研啟動(dòng)基金（No.Y3CX112005）資助。研究結(jié)果在線發(fā)表于Vision Research。

　　論文信息：Kuang, S. & Gail, A. When adaptive control fails: Slow recovery of reduced rapid online control during reaching under reversed vision.Vis. Res. DOI: 10.1016/j.visres.2014.08.021(2014). 

　　圖1：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。(a)被試用手觸摸位于屏幕上的目標(biāo),手部運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)反饋被光學(xué)棱鏡左右鏡像顛倒；(b)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)采集手部運(yùn)動(dòng)的3D位置數(shù)據(jù)；(c)運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)誤差和終點(diǎn)誤差的定義；(d)實(shí)驗(yàn)流程包括棱鏡穿戴前、中、后三部分。 

　　圖2：被試個(gè)體(a-b)和群體(c)的手動(dòng)軌跡、起點(diǎn)、終點(diǎn)誤差分析。在棱鏡視野下，運(yùn)動(dòng)軌跡變得分散，且在數(shù)百次學(xué)習(xí)適應(yīng)后并沒(méi)有明顯好轉(zhuǎn)。這體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)誤差和波動(dòng)均較大，起點(diǎn)誤差(即運(yùn)動(dòng)規(guī)劃）并沒(méi)有受到影響。 

　　圖3：棱鏡視覺(jué)條件下運(yùn)動(dòng)控制水平的驟降和緩慢恢復(fù)。(a)手位置分布的標(biāo)準(zhǔn)差沿運(yùn)動(dòng)軌跡(以運(yùn)動(dòng)時(shí)間MT的百分比表示)的變化規(guī)律；(b)運(yùn)動(dòng)軌跡上兩點(diǎn)間位置的相關(guān)程度(R2)，相關(guān)程度越高則表明運(yùn)動(dòng)被自主控制的程度越�。�(c)穿戴棱鏡前、中、后運(yùn)動(dòng)控制水平的變化；(d)同上，采用平滑分析窗口排除積累效應(yīng)后的結(jié)果；(e)驟降的控制水平隨著訓(xùn)練緩慢恢復(fù)。在近一小時(shí)的訓(xùn)練后，運(yùn)動(dòng)控制水平遠(yuǎn)未達(dá)到正常水平；(f)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)時(shí)間并沒(méi)有顯著的變化。