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本研究在虚拟现实中探讨了模拟自身运动的光流刺激对健康成人站立时比目鱼肌Hoffmann (H)反射的影响。研究发现，尽管光流显著增加了姿势摆动速度（COPvelocity），但无论光流复杂性如何，均未改变比目鱼肌H反射的幅度。支持站立试验进一步证实，光流刺激本身（脱离姿势控制任务）亦不改变该节段反射。结果表明，在非威胁性情境下，光流刺激诱发的姿势控制主要依赖于脊髓上（supraspinal）感觉整合机制，而非对Ia-单突触反射通路的调制。
引言：视觉运动、姿势控制与脊髓调制之谜
维持直立姿势依赖于视觉、前庭和本体感觉系统的信息持续整合，以稳定身体对抗内外部扰动。光流提供了关于自身运动和外界稳定性的强有力信息。经典“移动房间”范式及现代虚拟现实（VR）研究表明，即使微小的视觉环境移动也会引发与光流方向一致的姿势反应，表明视觉系统极大地约束了姿势控制。尽管已有大量研究关注行为层面的平衡响应，但此类响应是否伴随着控制腿部肌肉的特定脊髓神经调节，研究仍然有限。有研究发现，具有威胁性的VR场景（如模拟坠落）能够下调比目鱼肌H反射幅度，提示视觉环境本身可通过自上而下的机制调节脊髓反射增益。然而，模拟自身运动的光流（一种已知能干扰姿势控制的刺激）对H反射的影响尚未被研究。本研究旨在探究在模拟自身运动的沉浸式VR环境中直立站立时，比目鱼肌H反射幅度是否会被调节。我们假设，光流会抑制比目鱼肌H反射幅度，反映其对脊髓反射通路的影响。
方法：实验设计、参与者与测量
本研究招募了16名健康成年人，最终14人完成全部实验。每位参与者完成两次实验环节：一次为自由站立，另一次为支持站立（用绑带限制躯干摆动），以分离光流的直接效应与通过姿势调整产生的效应。每次环节包含四种视觉条件，其光流复杂性依次增加：A）无自主动作光流（静态视图）；B）模拟前后自身运动的交替光流；C）在B基础上增加侧向（前-左/右，后-左/右）运动；D）在C基础上增加视野顺时针/逆时针旋转。实验使用VR头显呈现隧道环境。在每种条件的每次90秒试验中，以10-15秒的随机间隔诱发5次H反射，随后诱发一次最大M波。通过表面肌电图（EMG）记录非优势腿的比目鱼肌、腓肠肌内侧头和胫骨前肌活动，通过胫后神经电刺激诱发H反射和M波，并通过测力台记录压力中心位移。主要分析指标包括：H反射幅度（以% Mmax表示）、背景肌电活动、压力中心平均速度（COPvelocity）及刺激前的COP位置。
结果：光流增加姿势摆动，但不调制H反射
在自由站立条件下，光流显著增加了姿势摆动。压力中心速度在前后轴、内外侧轴及两轴综合测量上均显示出显著的组间效应。具体而言，无光流条件（A）的COP速度显著低于所有光流条件（B, C, D），而B、C、D条件之间无显著差异。这证实了光流是强大的姿势干扰源。
然而，与假设相反，比目鱼肌H反射幅度在各条件间无显著差异，平均值稳定在约44% Mmax左右。诱发H反射前的M波幅度、刺激前比目鱼肌和胫骨前肌的背景肌电活动以及刺激前的COP位置在各条件间也无显著变化。腓肠肌内侧头的肌电虽有显著组间效应，但事后检验未发现条件间特异性差异。
在支持站立条件下，姿势需求被最小化，结果再次显示H反射幅度、M波幅度、背景肌电和COP指标均无显著的组间效应。相关性分析进一步表明，COP位移和刺激前肌电活动均不能预测H反射幅度的变化。
讨论：非威胁性光流通过脊髓上通路介导姿势控制
本研究的核心发现是，尽管光流刺激明确且一致地增加了姿势摆动，但这些视觉驱动的扰动并未转化为可检测到的比目鱼肌H反射幅度的变化。这提示，在当前实验条件下，模拟自身运动的光流在直立站立时主要通过脊髓上感觉运动整合机制运作，而不需要对Ia-单突触通路的反射增益进行特异性调整。
光流被证明是一种有效的姿势干扰源，本研究中COP速度的增加与经典及现代研究一致。有趣的是，一旦光流强度足以干扰姿势，增加其复杂性或方向变异性（条件B、C、D之间）并未产生比例上更大的姿势失稳，这可能意味着存在一个感觉冲突阈值，超过此阈值后中枢神经系统会降低对视觉输入的权重。
自由站立条件下H反射缺乏调制，与之前报告在威胁或高唤醒情境下H反射下调的研究形成对比。例如，VR高度暴露和模拟坠落的研究均观察到了H反射的抑制。本研究与这些研究结果的差异可能源于威胁程度的差异。在非威胁性情境下，视觉输入引发的感觉冲突可能不足以触发保护性的脊髓反射调整。本研究中刺激前COP位置无差异，也排除了摆动相位对H反射的潜在影响。
支持站立条件的结果至关重要，它表明，在脱离主动姿势控制的情况下，仅由光流引起的感觉冲突本身并不能诱导Ia传入-运动神经元传递的调制。这强化了一个观点：VR诱导的反射调制可能源于姿势威胁（如对跌倒的预期或情绪唤醒），而非光流本身，除非光流强到足以诱发跌倒感。
本研究结果对理解感觉运动整合和VR应用具有启示。它表明，针对脊髓反射调制的干预措施（如康复训练）需要融入能切实挑战或威胁平衡的要素，而非仅仅依赖视觉运动。未来的研究应探索情绪背景、认知负荷和环境因素如何与光流相互作用以影响脊髓调制，并在老年或临床人群中进行验证。此外，H反射幅度无变化并不一定意味着脊髓无调制，未来研究可进一步探究如Ia传入前抑制等特定脊髓抑制通路的变化。
结论
总而言之，沉浸式光流能显著破坏姿势稳定性，但在直立站姿中不会诱导比目鱼肌H反射幅度的调制。这些结果表明，在我们所用的实验条件下，没有威胁或高度姿势挑战的视觉驱动姿势扰动，主要通过脊髓上感觉整合机制运作，不足以在脊髓水平（至少通过H反射评估）诱导调制。这项研究有助于更细致地理解光流如何与姿势控制的脊髓和脊髓上成分相互作用，并强调了情境因素在塑造光流与反射增益关系中的重要性。
