Abstract Changing head orientation with respect to gravity changes the dynamic sensitivity of the otoliths to linear accelerations (gravitational and inertial). We explored whether varying head orientation and optic flow direction relative to gravity affects the perception of visually induced self-motion (vection) in two experiments. We confirmed that vertical optic flow produces stronger vection than horizontal optic flow in upright observers. We hypothesized that if this was due to aligning the simulated self-motion with gravity, then interaural (as opposed to spinal) axis motion while lying on the side would provide a similar vection advantage. Alternatively, motion along the spinal axis could enhance vection regardless of head orientation relative to gravity. Finally, we hypothesized that observer expectation and experience with upright locomotion would favour horizontal vection, especially when in upright posture. In the first experiment, observers stood and lay supine, prone, left and right side down, while viewing a translating random dot pattern that simulated observer motion along the spinal or interaural axis. Vection magnitude estimates, onset, and duration were recorded. Aligning the optic flow direction with gravity enhanced vection in side-laying observers as reflected by either a bias for interaural rather than spinal flow or by an elimination/reduction of the spinal advantage compared to upright. However, when overlapping these signals was not possible—as in the supine and prone posture—spinal axis motion enhanced vection. Furthermore, perceived scene structure varied with head orientation (e.g., dots were seen as floating bubbles in some conditions). To examine the influence of scene structure, in the second experiment we compared vection during simulated motion with respect to two environments: a rigid pipe structure that looked like a complex arrangement of plumbing pipes, and a field of dots. Interestingly, vertical optic flow with the pipes stimulus produced a similar experience to that of riding an elevator and tended to enhance vection. Overall, we found that vection depended on the direction of both the head orientation and visual motion relative to gravity, but was also influenced by the perceived scene context. These findings suggest that, in addition to head tilt relative to gravity, higher-order cognitive processes play a key part in the perception of self-motion.

中文翻译：

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高阶认知过程缓和了运动中的身体倾斜效应

摘要 相对于重力改变头部方向会改变耳石对线性加速度（重力和惯性）的动态敏感性。我们在两个实验中探讨了相对于重力变化的头部方向和光流方向是否会影响视觉诱导的自运动（矢量）的感知。我们证实，在直立观察者中，垂直光流比水平光流产生更强的矢量。我们假设，如果这是由于模拟的自我运动与重力对齐，那么侧卧时的耳间（与脊柱相反）轴运动将提供类似的运动优势。或者，无论头部相对于重力的方向如何，沿脊柱轴的运动都可以增强运动。最后，我们假设观察者对直立运动的期望和经验将有利于水平运动，尤其是在直立姿势时。在第一个实验中，观察者站立并仰卧、俯卧、左侧和右侧朝下，同时观察一个平移的随机点图案，该图案模拟观察者沿脊柱或耳间轴的运动。记录了矢量震级估计、开始和持续时间。将视流方向与侧卧观察者的重力增强矢量对齐，这反映在耳间流而不是脊流的偏向或与直立相比脊椎优势的消除/减少。然而，当重叠这些信号是不可能的 - 如在仰卧和俯卧姿势 - 脊柱轴运动增强了运动。此外，感知的场景结构随头部方向而变化（例如，在某些情况下，点被视为漂浮的气泡）。为了检查场景结构的影响，在第二个实验中，我们比较了模拟运动过程中相对于两种环境的矢量：一个看起来像复杂排列的管道的刚性管道结构和一个点场。有趣的是，带有管道刺激的垂直光流产生了与乘坐电梯相似的体验，并倾向于增强运动。总的来说，我们发现矢量取决于头部方向和相对于重力的视觉运动的方向，但也受感知场景上下文的影响。这些发现表明，除了相对于重力的头部倾斜外，高阶认知过程在自我运动的感知中也起着关键作用。为了检查场景结构的影响，在第二个实验中，我们比较了模拟运动过程中相对于两种环境的矢量：一个看起来像复杂排列的管道的刚性管道结构和一个点场。有趣的是，带有管道刺激的垂直光流产生了与乘坐电梯相似的体验，并倾向于增强运动。总的来说，我们发现矢量取决于头部方向和相对于重力的视觉运动的方向，但也受感知场景上下文的影响。这些发现表明，除了相对于重力的头部倾斜外，高阶认知过程在自我运动的感知中也起着关键作用。为了检查场景结构的影响，在第二个实验中，我们比较了模拟运动过程中相对于两种环境的矢量：一个看起来像复杂排列的管道的刚性管道结构和一个点场。有趣的是，带有管道刺激的垂直光流产生了与乘坐电梯相似的体验，并倾向于增强运动。总的来说，我们发现矢量取决于头部方向和相对于重力的视觉运动的方向，但也受感知场景上下文的影响。这些发现表明，除了相对于重力的头部倾斜外，高阶认知过程在自我运动的感知中也起着关键作用。在第二个实验中，我们比较了模拟运动过程中相对于两种环境的矢量：一个看起来像管道复杂排列的刚性管道结构，以及一个点场。有趣的是，带有管道刺激的垂直光流产生了与乘坐电梯类似的体验，并倾向于增强矢量。总的来说，我们发现矢量取决于头部方向和相对于重力的视觉运动的方向，但也受感知场景上下文的影响。这些发现表明，除了相对于重力的头部倾斜外，高阶认知过程在自我运动的感知中也起着关键作用。在第二个实验中，我们比较了模拟运动过程中相对于两种环境的矢量：一个看起来像管道复杂排列的刚性管道结构，以及一个点场。有趣的是，带有管道刺激的垂直光流产生了与乘坐电梯相似的体验，并倾向于增强运动。总的来说，我们发现矢量取决于头部方向和相对于重力的视觉运动的方向，但也受感知场景上下文的影响。这些发现表明，除了相对于重力的头部倾斜外，高阶认知过程在自我运动的感知中也起着关键作用。带有管道刺激的垂直光流产生了与乘坐电梯类似的体验，并倾向于增强矢量。总的来说，我们发现矢量取决于头部方向和相对于重力的视觉运动的方向，但也受感知场景上下文的影响。这些发现表明，除了相对于重力的头部倾斜外，高阶认知过程在自我运动的感知中也起着关键作用。带有管道刺激的垂直光流产生了与乘坐电梯类似的体验，并倾向于增强矢量。总的来说，我们发现矢量取决于头部方向和相对于重力的视觉运动的方向，但也受感知场景上下文的影响。这些发现表明，除了相对于重力的头部倾斜外，高阶认知过程在自我运动的感知中也起着关键作用。