同步性聯(lián)合運動中對他人的運動預測：反饋線索的關鍵作用*

陳怡馨 張琪涵,3 夏依旦 趙冰潔 白學軍,3

(1 教育部人文社 會科學重點研究基 地天津師范大學心 理與行為研究院，天津 300387) (2 天津師范大 學心理學部，天津 300387) (3 學生心理發(fā)展 與學習天津市高校 社會科學實驗室，天津 300387)

1 引言

同步性聯(lián)合運動作為聯(lián)合運動的類型之一，是社會互動過程中個體間為實現(xiàn)動作在時間上同步的一種合作性運動，在日常生活中發(fā)揮著重要作用（Heggli,Konvalinka,Cabral et al.,2021;Hove & Risen,2009）。個體間動作同步的實現(xiàn)需要對他人進行運動預測（Sebanz & Knoblich,2009）。適應-預測模型（adaptation and anticipation model,ADAM）認為，同步性聯(lián)合運動主要包括兩條預測路徑：其一，通過個體對他人的先驗知識，尤其是他人的任務線索預測他人的動作，產(chǎn)生基于目標對他人未來狀態(tài)的預測；其二，通過個體對他人動作的感知，即他人的反饋線索估計他人當前的狀態(tài)，產(chǎn)生對他人的運動預測（Keller,Novembre,& Hove,2014）。而近期由Heggli，Konvalinka，Kringelbach 和Vuust（2021）提出的亞穩(wěn)態(tài)自我-他人整合模型（metastable attractor model of selfother integration,MEAMSO）則認為，同步的實現(xiàn)需要個體實時感知彼此，不斷地比較、整合自我與他人的動作，基于反饋線索的預測路徑在同步性聯(lián)合運動中有關鍵作用。綜上，適應-預測模型雖然提出了任務線索和反饋線索兩條預測路徑，但未考慮二者之間的比較。另一方面，亞穩(wěn)態(tài)自我-他人整合模型雖然主張了反饋線索是實現(xiàn)同步的關鍵，但該理論未考慮任務線索的可能影響。

研究發(fā)現(xiàn)，基于反饋線索的預測路徑在同步性聯(lián)合運動中有一定的影響作用。例如，聯(lián)合手指敲擊任務中，兩名被試能夠根據(jù)聽到的他人動作的聲音信息進行同步（Konvalinka,Vuust,Roepstorff,& Frith,2010）。“鏡像游戲”中，兩名被試通過他人動作的視覺信息進行實時模仿，可創(chuàng)建出同步且新穎的運動模式（Varlet,Nozaradan,Nijhuis,& Keller,2020）。研究者認為，反饋線索提供了對個體間動作在時間上的差異的感知，可以被用來對動作進行修正（Repp & Su,2013）。

此外，基于任務線索的預測路徑也能夠促進同步性聯(lián)合運動。Vesper，van der Wel，Knoblich和Sebanz（2013）采用聯(lián)合跳躍任務，要求兩名被試完成單腿跳躍動作并盡可能地與他人同時落地。運動執(zhí)行前，向被試提供自我和他人的任務線索。結果發(fā)現(xiàn)，當他人運動距離遠時，被試降低自己的運動速度以實現(xiàn)同步。Ragert，Schroeder 和Keller（2013）發(fā)現(xiàn)，在鋼琴二重奏中，對他人任務線索（曲譜）的熟悉性也有利于對他人的運動預測。然而，以上研究還通過燈光信號和按鍵聲音向被試提供了他人動作的反饋線索，這可能會與任務線索的影響作用發(fā)生混淆。因此，任務線索在同步性聯(lián)合運動中對他人運動預測的單獨影響尚不明確。

根據(jù)亞穩(wěn)態(tài)自我-他人整合模型，同步性聯(lián)合運動中基于感知的加工方式是達成個體間動作同步的關鍵（Heggli,Konvalinka,Kringelbach et al.,2021）。Schultz 和Palmer（2019）的研究也發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合手指敲擊任務中，與不提供他人動作的聲音反饋線索相比，提供他人動作的聲音反饋線索條件下成對被試的同步表現(xiàn)更好。值得注意的是，該理論及研究均沒有對任務線索與反饋線索的作用進行比較。結合上述內(nèi)容可知，相比于任務線索，反饋線索能夠基于對他人的實時感知預測他人的動作，進行個體間的動作修正，可能會更有利于同步性聯(lián)合運動的實現(xiàn)。

綜上所述，任務線索、反饋線索均參與了同步性聯(lián)合運動中個體對他人的運動預測。但前人研究仍存在以下問題亟待解決：（1）任務線索相關研究的控制不足，無法說明其在同步性聯(lián)合運動中對他人運動預測的單獨影響；（2）反饋線索在同步性聯(lián)合運動中對他人運動預測的關鍵作用有待證實。尤其是對現(xiàn)有理論觀點的驗證及補充，還需要通過對任務線索、反饋線索在同步性聯(lián)合運動中的貢獻大小的進一步比較來揭示。對以上問題的探討，可應用于人-機器協(xié)同交互的推進以及對自閉癥兒童的社會功能的調(diào)節(jié)。

為解決以上問題，本研究在聯(lián)合觸點任務的基礎上進行了改編（Schmitz,Vesper,Sebanz,& Knoblich,2017,2018），以無線索條件為基線設置兩種線索條件，即任務線索條件（不提供他人動作的反饋信息但提供他人動作的任務信息）和反饋線索條件（不提供他人動作的任務信息但提供他人動作的反饋信息）。另外，本研究還設置了自我與他人動作之間的距離差以考察不同預測難度下任務線索與反饋線索對同步性聯(lián)合運動的促進作用。自我與他人之間在運動距離上的距離差越大，代表個體對他人運動預測的難度越大。通過任務線索、反饋線索條件與無線索條件的比較，考察不同類型的線索在同步性聯(lián)合運動中對他人運動預測的獨立影響作用。相比于無線索，若任務線索和反饋線索均能促進個體間的同步表現(xiàn)，則表明上述預測路徑均參與了同步性聯(lián)合運動中對他人的運動預測。通過任務線索與反饋線索條件的比較，考察反饋線索在同步性聯(lián)合運動中對他人運動預測的關鍵作用。若反饋線索條件下個體間的同步表現(xiàn)優(yōu)于任務線索條件，則表明反饋線索更有利于個體間的動作同步，基于反饋線索對他人動作的預測是實現(xiàn)同步性聯(lián)合運動的關鍵。

2 研究方法

2.1 被試

從天津師范大學招募48 名被試（男16 名，平均年齡21.33±1.96 歲）。所有被試視力或矯正視力正常，均為右利手。按照相同性別、相同性取向、較少日常鍛煉等進行配對后，確保被試彼此互不相識。正式實驗前簽署知情同意書。

2.2 實驗設計

實驗采用3（線索：無線索、任務線索、反饋線索）×4（距離差：Δ0、Δ1、Δ2、Δ3）被試內(nèi)設計。因變量指標包括：（1）平均反應時間（response time,RT），即單個被試從注視點呈現(xiàn)后按下特定遠處目標按鍵的平均反應時間。（2）絕對異步性（mean absolute asynchrony,Maa）指成對被試的平均反應時間之差的絕對值。絕對異步性越小，同步表現(xiàn)越好（Chen et al.,2020）。

2.3 實驗設備

實驗程序的編寫和刺激的呈現(xiàn)均采用EPrime（3.0.3.9）。實驗刺激呈現(xiàn)在DELL（型號為U2417H）液晶顯示器上，可視尺寸24 英寸，分辨率為1920×1080 像素，反應設備為Lenovo（型號為KM4800）鍵盤。被試眼睛距屏幕中心約60 cm。實驗刺激的字體大小為60 pt。

2.4 實驗設置

實驗要求被試完成按鍵形式的觸點任務，將鍵盤豎直放置在被試前方，以食指按下特定按鍵視為觸點。按鍵擺放的位置如圖1 所示。成對被試（S 代表自我，O 代表他人；成對被試互為自我與他人，圖中的標注為左側被試的視角）坐在實驗臺左、右兩側（桌長160 cm，寬64 cm，高72 cm），彼此間距為61cm，屬于近體空間距離（Schmitz et al.,2017,2018）。桌面雙側各設置了1 個起始點和3 個遠處目標（T2、T3、T4）。

圖1 實驗設置示例

2.5 實驗任務

單人任務。由被試單獨完成，以獲取不同目標下被試的運動基線。實驗要求被試按照任務要求以自然的速度按下目標按鍵。每種目標（T2/T3/T4）各對應15 個試次，分3 個組塊進行。組塊順序隨機。

聯(lián)合任務。要求成對被試共同完成，并盡可能同時按下目標按鍵。聯(lián)合任務共包含3 種線索條件。每種線索任務各由72 個試次組成，含四種類型的個體間距離差，分別是相差0 cm（Δ0）、10.5 cm（Δ1）、20.5 cm（Δ2），以及31 cm（Δ3），可見表1。為避免出現(xiàn)的任務/反饋線索干擾被試在無線索時的運動表現(xiàn)，不同線索條件的完成順序如下：一半被試為無線索、反饋線索和任務線索；另一半被試為無線索、任務線索和反饋線索。個體間距離差的排列順序依照拉丁方平衡設計。

表1 各距離差條件下的刺激類型及相應的運動距離（cm）

2.6 實驗流程

首先，實驗開始前，成對被試輪流進入實驗室練習，熟悉實驗任務要求。

其次，成對被試輪流完成單人任務，分3 個組塊進行，間隔時間為16～24 s 隨機。每個試次的流程同圖2 的無線索和反饋線索條件：被試將右手食指的指腹放置在起始目標的中心（起始姿勢）。每個試次開始時，屏幕中央先呈現(xiàn)任務信息（例如，“自己：T2”），1.5 s 后消失。隨后呈現(xiàn)白色的“+”注視點（4 s）。要求被試在看到注視點后立刻以自然的速度按下相應目標按鍵，然后回到起始姿勢，試次間的間隔為2～4 s。

圖2 實驗流程圖

隨后，完成聯(lián)合任務，分3 部分進行（對應3 種線索條件），每部分包含4 個組塊，間隔時間同單人任務。其中，任務線索時向被試提供自我和他人的目標信息；反饋線索時提供自我與他人按鍵的聲音反饋（“di”聲，音量固定）。實驗過程中禁止言語交流，并對被試獲取他人線索的知覺過程進行了嚴格控制，確保線索操縱的有效性。主要包括：通過擋板（厚1 cm，寬110 cm，高80 cm）控制視覺反饋；輕輕按鍵，全程播放背景白噪音（20 db）以控制聽覺反饋與動覺反饋等。事后調(diào)查顯示，所有被試在任務線索及無線索條件下均報告未感受到他人的動作。

2.7 數(shù)據(jù)分析

在反應時間指標上。聯(lián)合任務中，由于反應時間體現(xiàn)的是被試按下不同遠處目標的反應速度，它受到目標在物理空間上運動距離的內(nèi)在限制。而距離差的定義為自我與他人運動距離的差異，不代表運動目標的固定。因此，平均反應時間的分析按照兩種標準：（1）固定自我運動距離，變化他人運動距離，即以目標為基準，對線索與距離差進行重復測量方差分析；（2）變化自我運動距離，固定他人運動距離，即將距離差不同條件下（Δ1、Δ2 和Δ3）個體的運動距離劃分為更近（比他人運動距離近）、更遠（比他人運動距離更遠）。對線索與運動距離關系進行重復測量方差分析。

在絕對異步性指標上，對線索與距離差進行重復測量方差分析。

3 結果

3.1 數(shù)據(jù)整理

剔除未按照實驗要求完成的試次，包括：（1）未按照顯示屏呈現(xiàn)的目標信息進行按鍵；（2）在注視點出現(xiàn)前按下目標按鍵。在聯(lián)合任務中，有一對被試在任務線索條件下，錯誤試次超過5%，未納入后續(xù)分析。因此，單人任務的有效數(shù)據(jù)為24 對。聯(lián)合任務的有效數(shù)據(jù)為23 對。

3.2 平均反應時間（RT）

（1）單人任務

在單人任務中，對反應時間進行單因素（遠處目標：T2、T3、T4）重復測量方差分析，結果發(fā)現(xiàn)：遠處目標的主效應顯著，F(xiàn)(2,94)=160.49，p＜0.001，=0.77。事后比較發(fā)現(xiàn)，不同遠處目標上的反應時間兩兩差異顯著，差異變化表現(xiàn)為T2＜T3＜T4（ps＜0.001），表明本實驗對遠處目標的設置有效。

（2）聯(lián)合任務

在聯(lián)合任務中，對不同目標的平均反應時間進行分析，每種實驗條件下平均反應時間的均值和標準差見表2。結果見圖3（單人基線分別表示所有被試在單人任務中T2、T3、T4 上的平均反應時間）。

圖3 不同目標時各實驗條件下的平均反應時間

表2 不同目標上各實驗條件下平均反應時間的均值及標準差（M±SD）（ms）

目標為T2 時，3（線索：無線索、任務線索、反饋線索）×3（距離差：Δ0、Δ1、Δ3）重復測量方差分析表明，線索主效應顯著，F(xiàn)(2,90)=3.34，p=0.04，=0.07；距離差主效應顯著，F(xiàn)(2,90)=29.25，p＜0.001，=0.39；線索和距離差交互作用顯著，F(xiàn)(4,180)=18.71，p＜0.001，=0.29。進一步分析發(fā)現(xiàn)，無線索時，Δ0 的反應時間顯著短于Δ3（p＜0.01）；任務線索時，距離差的差異顯著，距離差越大，反應時間越長（ps＜0.001）；反饋線索時，距離差的差異不顯著。

目標為T3 時，3（線索：無線索、任務線索、反饋線索）×3（距離差：Δ0、Δ1、Δ2）重復測量方差分析表明，線索主效應顯著，F(xiàn)(2,90)=27.15，p＜0.001，=0.37；距離差主效應顯著，F(xiàn)(2,90)=4.83，p=0.01，=0.10；線索和距離差交互作用顯著，F(xiàn)(4,180)=6.79，p＜0.001，=0.13。進一步分析發(fā)現(xiàn)，無線索時，距離差的差異不顯著；任務線索時，Δ0、Δ1 的反應時間顯著短于Δ2（ps＜0.01）。反饋線索時，Δ1 的反應時間顯著短于Δ2（p＜0.05）。

遠處目標為T4 時，3（線索：無線索、任務線索、反饋線索）×3（距離差：Δ0、Δ2、Δ3）重復測量方差分析表明，線索主效應顯著，F(xiàn)(2,90)=30.87，p＜0.001，=0.41，無線索的反應時間長于任務線索、反饋線索（ps＜0.001），任務線索的反應時間長于反饋線索（p＜0.001）。距離差主效應不顯著。線索和距離差交互作用不顯著。

根據(jù)上述結果可知，相比于無線索和反饋線索，任務線索下能夠觀測到個體在同一目標上的反應時間受他人運動距離調(diào)節(jié)的穩(wěn)定現(xiàn)象。

為進一步觀察不同線索對完成同步性聯(lián)合運動的影響，根據(jù)自我和他人的運動距離關系進行分類，如S-T2/O-T3 表示運動距離更近，S-T3/OT2 表示運動距離更遠。對平均反應時間進行3（線索：無線索、任務線索、反饋線索）×2（運動距離關系：更近、更遠）重復測量方差分析，結果顯示：線索主效應顯著，F(xiàn)(2,90)=28.85，p＜0.001，=0.39；運動距離關系主效應顯著，F(xiàn)(1,45)=28.40，p＜0.001，=0.39；線索和運動距離關系交互作用顯著，F(xiàn)(2,90)=19.61，p＜0.001，=0.30。進一步分析發(fā)現(xiàn)，無線索和反饋線索時，運動距離更近的反應時間顯著短于運動距離更遠條件（ps＜0.001）；任務線索時，運動距離更近和更遠的差異不顯著。表明相對于無線索和反饋線索，任務線索下個體可基于他人的運動距離進行運動預測，從而避免了個體間的運動距離關系（遠、近）對反應時間的物理影響。而無線索和反饋線索下由于個體沒有獲得他人的任務信息，不能根據(jù)他人的運動距離來預測他人的運動時間，進而調(diào)整自己的運動速度。因此，運動距離對反應時間的物理影響仍舊存在。結果見圖4。

圖4 不同運動距離關系下不同線索下的平均反應時間

3.3 絕對異步性（Maa）

每種實驗條件下絕對異步性的均值，標準差見表3。對絕對異步性進行3（線索：無線索、任務線索、反饋線索）×4（距離差：Δ0、Δ1、Δ2、Δ3）重復測量方差分析，結果顯示：線索主效應顯著，F(xiàn)(2,44)=14.93，p＜0.001，=0.40，無線索的絕對異步性高于任務線索、反饋線索（ps＜0.05），任務線索的絕對異步性高于反饋線索（p＜0.01）。距離差主效應顯著，F(xiàn)(3,66)=10.78，p＜0.001，=0.33，Δ0、Δ1、Δ2 的絕對異步性均低于Δ3（ps＜0.05）。表明同步表現(xiàn)隨著距離差的變化而變化，表現(xiàn)出隨距離差的增大而同步表現(xiàn)變差的趨勢。線索和距離差交互作用不顯著。以上結果可見圖5。

表3 不同實驗條件下絕對異步性的均值及標準差（M±SD）（ms）

圖5 各實驗條件下的絕對異步性

4 討論

本研究采用聯(lián)合觸點任務，考察任務線索在同步性聯(lián)合運動中對他人運動預測的單獨影響，比較了任務線索、反饋線索在同步性聯(lián)合運動中對他人運動預測的作用。結果發(fā)現(xiàn)：（1）線索影響個體間動作同步。任務線索、反饋線索在同步性聯(lián)合運動中均有獨立的影響作用，且二者的內(nèi)在加工模式不同；（2）反饋線索在同步性聯(lián)合運動中具有關鍵作用。

4.1 線索影響個體間動作同步

任務線索對個體間動作同步的影響。在個體運動表現(xiàn)上，提供任務線索時，個體的運動表現(xiàn)與無線索下存在不同的反應模式。一方面，相比于無線索，任務線索下個體在固定運動距離上的反應時間會因他人運動距離的變化而發(fā)生改變。另一方面，相比于無線索，任務線索下，以他人的運動距離為基準時，自我運動距離比他人更近、更遠的反應時間之間無明顯差異，表明任務線索消除了來自運動距離的物理影響（Vesper et al.,2013;Vesper,Knoblich,& Sebanz,2014）。任務線索更傾向于以一種自上而下（基于獲得的運動目標）的運動預測的方式實現(xiàn)同步性聯(lián)合運動。在個體間同步表現(xiàn)上，提供任務線索時，個體間的絕對異步性比無線索更低，同步表現(xiàn)更好。表明任務線索中他人的運動目標可以用來預測他人的動作，證實了基于任務線索的自上而下預測加工在同步性聯(lián)合運動中的作用（Keller et al.,2014）。

反饋線索對個體間動作同步的影響。在個體運動表現(xiàn)上，提供反饋線索時，個體的運動表現(xiàn)與無線索下存在相似的反應模式。一方面，在反饋線索與無線索條件下，他人的運動距離在大部分情況下不會對個體在固定運動距離上的反應時間產(chǎn)生影響。但上述效應存在一定的波動，這可能是由于數(shù)據(jù)的變異性較大；另一方面，在反饋線索與無線索條件下，以他人的運動距離為基準時，自我運動距離比他人更近時個體的反應時間較短，自我運動距離比他人更遠時個體的反應時間較長。這表明反饋線索與無線索下，個體的反應時間受其感知到的運動距離的物理影響。因此，反饋線索與無線索更傾向于以自下而上（基于感知到的運動特征）感知的方式進行同步性聯(lián)合運動。在個體間同步表現(xiàn)上，提供反饋線索時，個體間的絕對異步性比無線索更低，同步表現(xiàn)更好。表明反饋線索參與同步性聯(lián)合運動中對他人的預測，與Schultz 和Palmer（2019）的研究結果一致。證實了基于反饋線索的自下而上預測加工在同步性聯(lián)合運動中的作用（Keller et al.,2014）。

4.2 反饋線索在同步性聯(lián)合運動中具有關鍵作用

在個體運動表現(xiàn)上，反饋線索與任務線索的內(nèi)在加工模式存在一定差異。提供反饋線索時，個體在觸點運動上的反應時間不受他人的運動距離的影響，但會受到自身運動距離的物理影響。而任務線索則表現(xiàn)出相反的效應，即個體的運動表現(xiàn)受到他人的運動距離的影響，但不會受到自身運動距離的物理影響。以上結果從固定自身運動距離-變化他人運動距離以及變化自身運動距離-固定他人運動距離的角度均得到證實，反饋線索、任務線索的內(nèi)在加工模式不同，反饋線索更傾向于通過感知個體間的運動異步，以自下而上的方式參與同步性聯(lián)合運動中對他人的預測；而任務線索更傾向于根據(jù)他人的運動目標，以自上而下的方式預測他人動作。

在個體間同步表現(xiàn)上，反饋線索要比任務線索更有利于個體間的動作同步。雖然相比于無線索，任務線索、反饋線索都能夠產(chǎn)生對他人動作的預測，且在其作用下個體運動表現(xiàn)發(fā)生了一定的調(diào)整，并實現(xiàn)了同步。但任務線索對同步表現(xiàn)的促進作用要明顯弱于反饋線索。同步作為社會互動的一種常見現(xiàn)象，它要求的是個體間動作在時間上的重疊（Hoehl,Fairhurst,& Schirmer,2021）。而個體間的運動節(jié)奏要保持一致，需要對動作進行實時的修正，這更多地來自于對同步結果的感知。因此，同步性聯(lián)合運動與自下而上的感知有著密切關系（Knoblich,Butterfill,& Sebanz,2011）。不同個體在同步性聯(lián)合運動的協(xié)調(diào)過程中，反饋線索以自下而上的方式感知到的個體間動作在時間上的異步性（Repp & Keller,2008;Varlet et al.,2020），能夠直觀地體現(xiàn)個體間動作的共同影響（Sebanz & Knoblich,2009）。而任務線索下個體無法感知到彼此動作的協(xié)調(diào)效果，僅依靠他人運動距離對他人動作進行預測，無法在同步性聯(lián)合運動中提供彼此運動的異步性，其預測效果不能得到實時的修正。因此，基于反饋線索的預測路徑上形成的對他人動作的預測要比基于任務線索的預測路徑更加準確，反饋線索在同步性聯(lián)合運動中有著不可替代的作用。

綜上，本研究采用聯(lián)合觸點任務操縱不同類型的線索發(fā)現(xiàn)，任務線索、反饋線索傾向于以不同的加工方式作用于同步性聯(lián)合運動。這一結論對已有的適應-預測模型進行了驗證。此外，本研究的結果還進一步支持并擴展了Heggli，Konvalinka，Kringelbach 等人（2021）所提出的亞穩(wěn)態(tài)自我-他人整合模型。該模型只強調(diào)了通過反饋線索對彼此的實時感知在同步性聯(lián)合運動中的關鍵作用，而適應-預測模型中又不涉及任務線索、反饋線索的加工方式之間的比較。本研究在此基礎上，進一步考慮了任務線索相關的自上而下的預測對同步性聯(lián)合運動的影響，并比較了基于任務線索與反饋線索的運動預測在同步效果上的差異，對現(xiàn)有的理論進行了完善和補充。

由于本研究采用的是行為實驗，對不同預測路徑的加工方式的解釋停留在認知機制層面，未來研究可以從神經(jīng)基礎層面進一步驗證。其中，任務線索更傾向于以自上而下的加工方式參與同步性聯(lián)合運動。這可能與個體根據(jù)已有的運動經(jīng)驗，進行的運動計劃、運動預測有關，更多地涉及額-頂網(wǎng)絡，包括鏡像神經(jīng)系統(tǒng)、心智化系統(tǒng)等（Balser et al.,2014;Ptak,Schnider,& Fellrath,2017）；反饋線索更傾向于以自下而上感知的方式進行同步性聯(lián)合運動，它更依賴于感知覺通道上信息的獲取所形成的運動-知覺耦合，可能會涉及不同個體間的感覺皮層（如聽覺皮層）和運動計劃、預測相關腦區(qū)的交互（Heggli,Cabral,Konvalinka,Vuust,& Kringelbach,2019）。

5 結論

本實驗條件下得出如下結論：（1）任務線索與反饋線索以不同的方式參與同步性聯(lián)合運動中對他人的運動預測；（2）任務線索、反饋線索均能有效促進個體間運動協(xié)調(diào)，但反饋線索的促進效果更佳。