在虚拟现实中使用工具后近体空间调节的年龄差异

超出手臂可及范围的伸手

想象戴上虚拟现实头显，拿起一根数字化的棍子，去抓取那些本来够不着的漂浮环。该研究提出了一个看似简单的问题：在虚拟现实中使用工具会改变我们感觉环绕身体的物体距离感吗——而这种改变在年轻人和老年人身上是否相同？答案关系到如何为各年龄段设计既自然又有效的虚拟现实训练和康复工具。

紧挨着我们的空间

我们的大脑保持着一张不断更新的、紧贴身体的空间地图，通常称为“近体空间”。这是物体足够接近、可以触摸、抓取或用来保护我们的区域。在日常生活中，这个空间是可塑的：例如，当我们使用长棍或电脑鼠标时，大脑可以开始把工具尖端周围的空间当作身体直接周围的一部分。科学家在实验室用实体工具已证明了这一点，但在虚拟现实中——工具乃至我们自己的身体可能都是数字化的——是否会出现相同效应仍不确定。

在年轻人和老年人中测试虚拟伸手

为探究这一点，研究者邀请了两个年龄组来到VR实验室：19–29岁的年轻人和65–84岁的老年人。受试者坐着并戴上VR头显，从第一人称视角看到与其真实身体对齐的同尺寸虚拟化身。在任何工具使用之前，参与者完成了一项“视觉-触觉”任务：一个小绿球在虚拟世界中从不同距离朝其化身的右手移动，同时在其真实右手背上给予短暂震动。他们需要在感觉到震动时尽快按下按钮。通过比较在有或没有接近视觉球时的反应，研究团队在每个距离点上测量了视觉和触觉信号被整合的强度——这是一种间接评估该空间对身体感觉“接近”程度的方法。

用虚拟工具练习

接下来是工具使用阶段。参与者使用手持VR控制器操纵一根虚拟棍子。借助从控制器推断关节位置的动画软件，他们的化身右臂和棍子与真实手臂同步移动。任务是用棍子勾取放在他们前方1.5米处的粉色虚拟环，然后将其放入靠近脚边的盒子，他们重复这一由远及近的动作150次。练习结束后，他们再次执行视觉-触觉任务，并且在工具使用前后评价自己对化身身体的归属感强弱。

随年龄不同的大脑调整

年轻组表现出有针对性的调整：在使用虚拟棍子后，他们在棍子使用距离及其稍远处（约1.5至1.9米）视觉与触觉信号的整合更强，但在更近或更远的地点并无此变化。这一模式表明，对于年轻人而言，虚拟工具使用特异性地向棍子使用位置扩展或重塑了“近体空间”。相反，老年人未表现出这种距离特异性的位移。他们表现为视觉-触觉整合在几乎所有虚拟场景内的距离上更普遍地增强，除了最远处。两个年龄组在工具使用后都增强了对化身身体的归属感，但仅在老年人中，化身归属感的更大提升与多感官整合的总体增强相关联。

这对日常虚拟现实有何意义

对非专业读者来说，结论是：我们的“什么算作靠近我身体”的感觉即便被数字化工具也能被重塑——但这种重塑随着年龄而不同。年轻人似乎会将大脑的近体空间细化地朝向虚拟工具使用的位置，就像棍子真正延伸了他们的触及范围；而老年人则倾向于增强对化身周围整个虚拟空间的感知，尤其是在他们感觉化身确实属于自己时。这表明，基于虚拟现实的训练或康复若要效果最佳，应为不同年龄段采取不同策略：例如对年轻用户强调精确的工具交互，而对老年用户强化身体归属感和沉浸感。总体而言，该研究显示大脑对环绕我们空间的地图在高龄仍保持可塑性，虚拟现实可以利用这种可塑性来支持更具包容性的数字体验。

引用: O’Leary, D., Fan, Y., Krzywinski, J. et al. Adult age differences in the modulation of peripersonal space after tool use in virtual reality. Sci Rep 16, 7505 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41116-y

关键词: 虚拟现实, 近体空间, 工具使用, 衰老, 多感官整合