La full-body illusion e i suoi effetti sul sistema motorio: uno studio in realtà virtuale

Introduction Previous studies have demonstrated that the sensation of owning a fake body, the so-called full body illusion, also encompasses the sensation of being responsible for the virtual body’s movement, even though one’s own real body remains still. Such a sensation can also be measured through variations in physiological parameters; this suggests the activation of the motor system. The aim of the study was to investigate direct evidence of the implicit activation of the motor system during the embodiment of a moving avatar, assessing changes in individuals’ balance, and its potential effects on motor behavior. Methods Two experimental sessions were conducted. In Session 1, 30 healthy subjects (19F, 11M, mean age 25.3; 25 RH, 5 LH) underwent a full-body illusion of a virtual body in 3 conditions: first-person perspective (1PP), third-person perspective (3PP), and no avatar perspective (1PPNA). Participants stood still on a force plate and observed an avatar performing 10 one-leg squats. In Session 2, 26 healthy subjects (17F, 9M, mean age 25.3; 22 RH, 4 LH) underwent the same illusion in 1PP and 3PP conditions. Before and after VR stimulation, they performed a balance test with closed eyes (10 seconds) and 10 two-leg squats. Embodiment was assessed using a dedicated questionnaire, and variations in the center of pressure (CoP) were recorded via the force plate. In Session 1, CoP z-scores were entered a 3 × 2 × 2 rm-ANOVA (Condition, Movement, Block); in Session 2, they were entered 3 × 2 rm-ANOVA (Condition, Movement). Embodiment questionnaires were analysed with non-parametric statistics. Results Significant CoP oscillations in the sagittal plane, corresponding to the avatar’s movements (forward oscillations during flexion and backward during extension), were observed only in the 1PP condition when the avatar was embodied. No significant CoP differences were found in balance and squat tests before and after VR. Embodiment scores indicated that participants experienced body ownership and agency only in the 1PP condition. A sense of presence in the virtual environment was observed in all conditions. Discussion The results showed that embodiment can affect participants’ CoP, shifting the balance in the directions of avatar’s movements, while they stood still. Conversely, participants’’ motor behaviour in active motor task was not affected by embodiment. The results confirm the activation of the motor system during the embodiment of a moving body.

Introduzione Studi precedenti hanno dimostrato che la sensazione di possedere un corpo fittizio, la cosiddetta full body illusion (FBI), include anche la sensazione di essere responsabili del movimento del corpo virtuale, sebbene il proprio corpo reale rimanga immobile. Tale sensazione può essere misurata attraverso variazioni nei parametri fisiologici, suggerendo l'attivazione del sistema motorio. Lo scopo dello studio era quello di indagare evidenze dirette dell'attivazione implicita del sistema motorio durante l'incarnazione di un avatar in movimento, valutando i cambiamenti nell'equilibrio degli individui e i suoi potenziali effetti sul comportamento motorio. Metodi Sono state condotte due sessioni sperimentali. Nella Sessione 1, 30 soggetti sani (19F, 11M, età media 25.3; 25 destrorsi, 5 mancini) hanno sperimentato la full body illusion di un corpo virtuale in 3 condizioni: prospettiva in prima persona (1PP), prospettiva in terza persona (3PP) e prospettiva senza avatar (1PPNA). I partecipanti sono rimasti immobili su una pedana di forza e hanno osservato un avatar eseguire 10 squat su una gamba. Nella Sessione 2, 26 soggetti sani (17F, 9M, età media 25.3; 22 destrorsi, 4 mancini) hanno sperimentato la stessa illusione nelle condizioni 1PP e 3PP. Prima e dopo la stimolazione VR, hanno eseguito un test di equilibrio ad occhi chiusi (10 secondi) e 10 squat su due gambe. L'embodiment è stato valutato tramite un questionario apposito e le variazioni nel centro di pressione (CoP) sono state registrate tramite la pedana di forza. Nella Sessione 1, i punteggi z del CoP sono stati inseriti in una rm-ANOVA 3 × 2 × 2 (Condizione, Movimento, Blocco); nella Sessione 2, sono stati inseriti in una rm-ANOVA 3 × 2 (Condizione, Movimento). I questionari di embodiment sono stati analizzati con test statistici non parametrici. Risultati Oscillazioni significative del CoP sul piano sagittale, corrispondenti ai movimenti dell'avatar (oscillazioni in avanti durante la flessione e all'indietro durante l'estensione), sono state osservate solo nella condizione 1PP quando l'avatar era embodizzato. Non sono state rilevate differenze significative di CoP nei test di equilibrio e squat prima e dopo la VR. I punteggi di embodiment indicavano che i partecipanti hanno sperimentato body ownership e agency solo nella condizione 1PP. La sensazione di presenza nell'ambiente virtuale è stata osservata in tutte le condizioni. Discussione I risultati hanno mostrato che l'embodiment può influenzare il CoP dei partecipanti, spostando l'equilibrio nelle direzioni dei movimenti dell'avatar, mentre questi rimanevano immobili. Al contrario, il comportamento motorio dei partecipanti in compiti motori attivi non è stato influenzato dall'embodiment. I risultati confermano l'attivazione del sistema motorio durante l'embodiment di un corpo fake in movimento.