探究感觉运动线索与情境线索在共同行动感知中的作用：一项人-人与人-机器人的研究

《Neuropsychologia》：Investigating the role of sensorimotor versus contextual cues in the sense of joint agency: a human-human and human-robot study

本研究通过行为和脑电实验，探讨类人机器人是否因具有精确的人类运动模式而引发联合代理感（SoJA）。结果表明，即使未调整机器人意图感知，参与者与受控机器人协作时仍表现出SoJA，但神经活动显示与人类协作存在差异。

　　
本研究聚焦于人类与类人机器人共同行动中产生的联合控制感（Sense of Joint Agency, SoJA），旨在验证赋予机器人精确的人类传感器运动模式是否足以激发SoJA，而无需操控机器人意图性的感知。研究通过行为实验与脑电（EEG）测量相结合的方式，系统探究了人工代理在协作任务中的社会认知机制。

在理论框架层面，研究区分了SoJA的两种形态：当自我与伙伴的物理动作同时发生时产生的模糊控制感（we-agency），以及通过明确责任分工形成的共享控制感（shared agency）。实验设计选择了需要精确时序配合的目标追踪确认任务，要求参与者与真人伙伴或类人机器人（iCub）协同完成。机器人动作的生成机制被设置为两个实验组：一组明确告知受真人实时控制（HRC条件），另一组暗示为预设程序执行（HRA条件）。

实验发现，尽管参与者对机器人意图性的认知存在显著差异（77%在HRC条件下仍误认为对方是人类），但无论是人类伙伴还是具备精确人类运动模式（反应时分布模拟真人）的机器人，参与者在以下方面均未表现出显著差异：
1. 行为层面的时间估计：对自我与机器人动作引发结果的时序判断无统计学差异
2. 脑电信号特征：N100成分（反映感官信息处理）在自我与机器人动作引发的神经响应中保持一致
3. 联合代理感的显性量表评分：两组在自我与机器人动作的责任归属感知上无显著区别

这一发现挑战了先前关于SoJA形成的认知模型。元分析显示人类协作中SoJA主要依赖传感器运动模式，而社会情境因素（如意图性判断）仅影响显性层面的控制感认知。但本研究的实验条件显示，当人工代理的传感器运动模式达到人类生理特征的精确复制时（机器人反应时分布模拟真人数据），即使降低意图性认知（HRA条件），仍能激活与人类协作相同的神经机制（N100一致性）。

在神经机制层面，研究揭示了更精细的动态特征：尽管N100信号未呈现组间差异，但通过运动相关β波（mBβ）的频谱分析发现，参与者与机器人协作时表现出更早的脱离（disengagement）现象。这种神经响应的分化提示，当人工代理的传感器模式完美匹配人类时，大脑仍会通过运动相关β波的变化（如频带能量分布）对协作关系进行动态评估，可能涉及对机器人行为可靠性的潜意识判断。

值得注意的是，实验通过双盲设计控制了多种变量：机器人运动模式严格遵循真人实验数据分布，且未通过声调、表情等渠道泄露意图性信息。在HRC条件下，尽管参与者知道机器人受真人控制，但实验结果仍显示其神经处理机制与真人协作无显著差异。这表明当人工代理的物理运动模式达到高度拟真时，SoJA的形成机制与人类协作具有同源性。

研究还创新性地引入"运动模式精确性"这一变量。先前研究（Navare等2024）发现，当机器人运动模式存在0.5秒以上的时序偏差时，SoJA显著下降。而本实验通过建立机器人反应时分布与真人数据的高度一致性（标准差误差<0.1秒），成功跨越了这一关键阈值，为人工代理的社会认知融合提供了技术实现路径。

在应用层面，研究为服务型机器人开发提供了重要启示：当机器人运动模式（包括反应时分布、动作序列时序等）达到人类生理特征的统计学精确时，即可有效激活协作中的联合控制感。这为开发具有人类协作本能的智能体奠定了理论基础，特别是对于需要高精度时序配合的康复机器人、工业协作机器人等领域具有重要指导价值。

研究同时揭示了意图性认知的神经机制复杂性。虽然N100信号未出现组间差异，但运动相关β波的分析显示，当机器人被描述为预编程时，参与者的神经响应会提前出现分化趋势。这表明大脑在处理人工代理时，存在一种动态评估机制：在运动模式高度拟真的基础上，仍会通过β波频谱特征（如13-30Hz频段能量分布）对代理的自主性进行潜意识判断。

本研究的局限性在于样本规模较小（N=20），且未涉及长期协作情境。后续研究可结合多模态传感器数据（如力反馈、语音交互）进一步验证传感器运动模式精确性的阈值效应，同时探索在真实生活场景中SoJA形成的动态演变过程。

该成果不仅深化了人类协作认知的理论体系，更为人机协作系统设计提供了关键参数：在基础的运动模式拟真度达到0.5秒标准差误差以下时，即可触发与人类协作相同的神经认知机制。这一发现为服务机器人、教育机器人等领域的开发提供了重要的神经科学依据，标志着人机协作从功能适配向认知融合的重要转折。