机器人模拟人类行走揭示大脑对空间与时间的共同感知

人体双足姿势的有效控制依赖于过去的感觉输入，这些输入编码了我们运动空间特性随时间的动态变化。为揭示直立姿势的空间和时间特性在站立平衡感知与控制中的相互作用，研究人员对20名健康参与者实施了人体动力学的机器人虚拟技术，系统地改变其惯性、粘性以及感觉运动延迟。当惯性增益小于1或粘性增益为负时，参与者的姿势摆动增大，并超过虚拟平衡极限，这模拟了额外200毫秒感觉运动延迟的干扰效应。在无延迟平衡时，参与者会将惯性增益调整至小于1、粘性增益调整为负值，以匹配有延迟时的平衡感知；而当存在延迟时，他们会将惯性增益提高到大于1，并使用正粘性增益，使感知与基线平衡一致。基于这些发现，10名无经验参与者在200毫秒延迟情况下，通过将惯性增益调至大于1并使用正粘性增益进行补偿，平衡稳定性得到改善，超过极限的次数减少。这些结果强调了创新的站立平衡机器人虚拟技术对于揭示双足平衡稳定感知与控制背后时空表征相互关联的重要性。对身体物理特性的机器人操控为理解神经系统如何随时间处理空间信息提供了变革性方法，并可能解决与延迟相关的临床感觉运动缺陷。