การลวงสัมผัสที่ผิวหนังแบบกระต่าย

การลวงสัมผัสที่ผิวหนังแบบกระต่าย (อังกฤษ: cutaneous rabbit illusion) หรือ สภาวะกระโดดที่ผิวหนัง (อังกฤษ: cutaneous saltation) หรือ ปรากฏการณ์กระต่ายที่ผิวหนัง (อังกฤษ: cutaneous rabbit effect) เป็นการลวงความรู้สึกสัมผัสโดยการแตะหรือเคาะที่เขตผิวหนังสองเขตหรือมากกว่านั้นตามลำดับอย่างรวดเร็ว เกิดได้ง่ายที่สุดตามผิวของร่างกายที่มีการรับรู้สัมผัสที่ไม่ละเอียดโดยพื้นที่เช่นที่หน้าแขน การเคาะตามลำดับอย่างรวดเร็วเบื้องต้นใกล้ ๆ ข้อมือและต่อจากนั้นใกล้ ๆ ข้อศอก ก่อให้เกิดความรู้สึกว่ามีการเคาะกระโดดมาตามลำดับตามลำแขนจากข้อมือไปถึงข้อศอก แม้ว่าจะไม่มีการเคาะจริง ๆ ในระหว่างข้อมือถึงข้อศอก และโดยนัยเดียวกัน ถ้าเบื้องต้นเคาะใกล้ข้อศอก แล้งจึงเคาะใกล้ข้อมือ ก็จะทำให้เกิดความรู้สึกลวงถึงการเคาะกระโดดไปตามลำดับจากข้อศอกจนถึงข้อมือ การลวงความรู้สึกเช่นนี้ค้นพบโดยแฟร็งก์ เจ็ลดาร์ด และคารล์ เชอร์ริก ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในประเทศสหรัฐอเมริกาในต้นคริสต์ทศวรรษ 1970 และกำหนดรายละเอียดเพิ่มขึ้นโดยเจ็ลดาร์ดในปี ค.ศ. 1982 และในงานวิจัยหลายงานที่สืบ ๆ กันมา เจ็ลดาร์ดและเชอร์ริกเปรียบความรู้สึกที่เกิดขึ้นเหมือนกับกระต่ายกระโดดไปตามผิวหนัง จึงได้ให้ปรากฏการณ์นี้ด้วยชื่อนั้น แม้ว่าการลวงความรู้สึกแบบกระต่ายจะได้รับการวิจัยอย่างกว้างขวางในระบบสัมผัส แต่ก็ได้มีการค้นพบการลวงประสาทสัมผัสแบบกระโดดในระบบการได้ยิน และระบบการเห็นแล้ว

งานวิจัยโดยการทดลอง

เริ่มตั้งแต่ค้นพบ การลวงสัมผัสที่ผิวหนังแบบกระต่ายได้ดึงดูดความสนใจของหมู่นักวิจัย และได้มีการทดลองมากมายที่สำรวจปรากฏการณ์นี้ โดยมากที่หน้าแขน งานวิจัยต่าง ๆ แสดงเหมือน ๆ กันว่า การลวงสัมผัสแบบกระต่ายเกิดขึ้นเมื่อการเคาะผิวหนังตามลำดับเกิดขึ้นในเวลาใกล้ ๆ กัน การลวงสัมผัสจะหมดไปถ้าช่วงเวลาระหว่างการเคาะผิวหนังเกินกว่า 0.3 วินาที (หรือ 300 มิลลิวินาที) ส่วนงานวิจัยงานหนึ่งพบว่า การใส่ใจในผิวหนังเขตอื่น ลดระดับการกระโดดของสัมผัสในเขตผิวหนังที่กำลังทดสอบ ส่วนงานวิจัยอีกงานหนึ่งพบว่า ความรู้สึกลวงที่ไม่ได้มีการเคาะจริง ๆ มีความสัมพันธ์กับการทำงานทางประสาทในเขตเดียวกันของแผนที่ความรู้สึก ที่เกิดขึ้นเพราะการเคาะจริง ๆ อย่างไรก็ดี กลไกทางประสาทที่เป็นเหตุของการลวงสัมผัสแบบกระต่ายยังไม่ปรากฏ
มีตัวอย่างที่น่าสนใจของการลวงสัมผัสแบบกระต่ายมากมาย ตัวอย่างเช่น การลวงสัมผัสนี้ไม่ใช่จำกัดอยู่ภายในกายเท่านั้น คือ เมื่อผู้รับการทดลองถือไม้แนบข้ามปลายนิ้วชี้และรับการเคาะที่ไม้ พวกเขาแจ้งถึงความรู้สึกลวงของการเคาะที่ไม่มีตามลำไม้ นี้บอกเป็นนัยว่า ปรากฏการณ์กระต่ายที่ผิวหนังไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับแผนที่ somatotopic ภายในกายเท่านั้น แต่เกี่ยวข้องกับแผนที่ภายนอกกายที่เกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างกายและสิ่งของภายนอกด้วย
นอกจากนั้นแล้ว งานวิจัยยังแสดงว่า การลวงสัมผัสสามารถเกิดขึ้นในเขตร่างกายที่ไม่ติดต่อกันเช่นข้ามนิ้วด้วย แต่ว่า มีผู้รับการทดลองบางส่วนที่ไม่ประสบปรากฏการณ์นี้ข้ามปลายนิ้ว ยังมีปรากฏการณ์นี้อีกด้วยทั้งในแขนเดียวกันและทั้งข้ามแขน
ตัวกระตุ้นทางตา เช่นไฟกระพริบที่จุดต่าง ๆ ตามลำดับแขน อาจมีอิทธิพลต่อปรากฏการณ์นี้ นอกจากทางตาแล้ว แม้แต่ตัวกระตุ้นทางหูก็อาจมีปฏิสัมพันธ์กับตัวกระตุ้นทางสัมผัสที่มีผลต่อปรากฏการณ์นี้
ในปี ค.ศ. 2009 นักวิจัยที่บริษัทฟิลิปส์ ได้สาธิตเสื้อแจ๊กเก้ตที่มีมอเตอร์เรียงเป็นแนวภายใน ที่มีการออกแบบให้เกิดความรู้สึกสัมผัสต่าง ๆ ในขณะที่ผู้ใส่กำลังดูภาพยนตร์ ผลิตภัณฑ์นี้อาศัยการลวงสัมผัสที่ผิวหนังแบบกระต่ายเพื่อที่จะลดจำนวนมอเตอร์ที่ต้องใช้

แบบจำลอง

นักวิจัยหลายพวกได้เสนอแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์สำหรับการลวงสัมผัสแบบกระต่าย
แบบจำลอง Bayesian ที่ตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 2007 ให้ผลเหมือนกับการลวงสัมผัสที่ผิวหนังแบบกระต่าย และการลวงประสาทสัมผัสที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่และกาลเวลาอย่างอื่น ๆ แบบจำลองนี้แสดงว่า วงจรประสาทในสมองเข้ารหัสการคาดหวังที่สร้างขึ้นด้วยประสบการณ์รับรู้ทางประสาทสัมผัสว่า ตัวกระตุ้นสัมผัสมักจะเคลื่อนตัวไปอย่างช้า ๆ แบบจำลองสามารถพยากรณ์โดยอนุมานแบบความน่าจะเป็นในระดับที่แม่นยำที่สุด (optimal probabilistic inference) โดยรวมข้อมูลเกี่ยวกับความรู้สึกโดยพื้นที่ที่มีค่าไม่แน่นอน กับความคาดหวังเกี่ยวกับความเคลื่อนไหวที่เป็นไปอย่างช้า ๆ ความคาดหวังว่ามีการเคลื่อนไหวอย่างช้า ๆ นั้น มีผลให้ระบบรับความรู้สึกถึงการตัดสินว่า ตัวกระตุ้นที่เคลื่อนไปตามลำดับอย่างรวดเร็วนั้น ควรจะรู้สึกได้บนผิวหนังใกล้ ๆ กันเกินความจริง
ในปี ค.ศ. 2013 แบบจำลองแบบ Bayesian ได้รับการพัฒนาเพิ่มขึ้น ที่สามารถพยากรณ์ความรู้สึกในมนุษย์ต่อตัวกระตุ้นตามลำดับแบบง่าย ๆ (คือแบบสองจุด) และตัวกระตุ้นที่ซับซ้อนขึ้น ๆ ไป (คือแบบหลายจุด) เช่นปรากฏการณ์ทอแบบ 3 จุด (3-tap tau effect) และการลวงสัมผัสที่ผิวหนังแบบกระต่ายแบบ 15 จุด นอกจากนั้นแล้ว แบบจำลองสุดท้ายนี้ สามารถพยากรณ์การรับรู้ที่มีการใส่ใจในพื้นที่เฉพาะจุดที่อื่น เมื่อทดลองร่วมกับการลวงสัมผัสที่ผิวหนังแบบกระต่าย, มีความสอดคล้องกับการลวงสัมผัสที่เป็นไปนอกร่างกาย, และเข้ากันเมื่อการลวงสัมผัสมีอิทธิพลจากความรู้สึกข้ามประสาทสัมผัส มีโปรแกรมคอมพิวเตอร์แบบฟรีแวร์ชื่อว่า "Leaping Lagomorphs" ที่ปฏิบัติการตามแบบจำลองนี้ (คือทำแบบจำลองนี้ให้มีผล)
ในกรณีที่มีการเคาะสองครั้งที่ผิวหนัง แบบจำลองนี้พยากรณ์ระยะทางระหว่างการเคาะที่รู้สึก (ตัวแปร l*) โดยเป็นฟังก์ชันของระยะทางระหว่างการเคาะจริง ๆ (ตัวแปร l) และของเวลาระหว่างการเคาะ (ตัวแปร t) โดยสูตรนี้
l* = 
สูตรนี้เรียกว่า "perceptual length contraction formula (สูตรย่อระยะทางที่รู้สึก)" ที่ตั้งชื่อให้มีความคล้ายคลึงกับการย่อระยะทางคือ length contraction ที่ทฤษฎีสัมพันธภาพของไอน์สไตน์ได้กล่าวถึง เหมือนกับผลที่เห็นในการทดลองจริง ๆ ให้สังเกตว่า l* มีค่าน้อยกว่า l ยิ่งขึ้นเมื่อ t น้อยลง แต่เมื่อ t มีค่าสูงขึ้น l* มีค่าเข้าสู่ l และการลวงสัมผัสนี้ก็จะหายไป พารามิเตอร์ของแบบจำลองคือ ทอ (τ) เป็นค่าคงตัวของเวลาสำหรับการรับรู้พื้นที่ทางสัมผัส ึค่าของ τ ตัดสินความรวดเร็วที่ระยะทางที่รู้สึก มีค่าเข้าสู่ระยะทางจริง ๆ เมื่อเวลาระหว่างตัวกระตุ้นที่มากระทบผิวเพิ่มขึ้น ระยะทางที่รู้สึกเท่ากับ 1/3 ของระยะทางจริง ๆ เมื่อ t=τ และเท่ากับ 2/3 ของระยะทางจริง ๆ เมื่อ t=2τ ในบทความตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 2013 โกลด์ไรค์และท็องแสดงว่า τ เป็นอัตราส่วนระหว่างความคาดหวังว่ามีการเคลื่อนไหวอย่างช้า ๆ กับความละเอียดของความรู้สึกสัมผัสที่ผิวหนัง และรายงานว่า ค่าของ τ อยู่ที่ 0.1 วินาที สำหรับหน้าแขนโดยประมาณ

การลวงสัมผัสที่เกี่ยวข้องกัน

การลวงสัมผัสที่ดูเหมือนจะมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปรากฏการณ์นี้ก็คือ ปรากฏการณ์ทอ (tau effect) ปรากฏการณ์ทอเกิดขึ้นเมื่อผู้สั่งเกตการณ์ตัดสินระยะทางระหว่างตัวกระตุ้นสองตัวที่แสดงทีละตัวตามลำดับต่อ ๆ กัน ถ้าระยะทางจากตัวกระตุ้นตัวหนึ่งไปยังตัวกระตุ้นอีกตัวหนึ่งเท่ากัน แต่ระยะเวลาที่ผ่านไปในระหว่างการแสดงตัวกระตุ้นไม่เท่ากัน ผู้รับการทดลองมักจะมีการรับรู้อย่างไม่ถูกต้องว่า ถ้ามีระยะเวลาในระหว่างที่สั้น ระยะทางก็จะสั้นไปด้วย ดังนั้น คล้ายกับการลวงสัมผัสแบบกระต่าย ปรากฏการณ์ทอแสดงว่า คุณลักษณะทางเวลาของตัวกระตุ้นมีอิทธิพลต่อการรับรู้ตัวกระตุ้นโดยพื้นที่ ในปี ค.ศ. 2007 นักวิจัยโกลด์ไรค์เสนอว่า ทั้งการลวงสัมผัสแบบกระต่ายและทั้งปรากฏการณ์ทอเป็นผลจากการคาดหวังล่วงหน้า (priori expectation) ว่าตัวกระตุ้นเคลื่อนไหวอย่างมีความเร็วต่ำ และจริง ๆ แล้วแบบจำลอง Bayesian ที่แสดงการประเมินค่าต่ำของระยะทางโดยระบบประสาท ขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคาะ (ที่กล่าวไว้ในหมวดแบบจำลอง) สามารถพยากรณ์ปรากฏการณ์ทั้งสองอย่างได้