鱗目界域-龍論壇

shiningdracon

寻道龙

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25名志願者在虛擬現實中經過一週飛行訓練，大腦開始將翅膀視爲真正的肢體

譯文 https://jandan.net/p/122582
原文 https://www.sciencenews.org/article/virtual-wings-brain-changes 有視頻演示

這項研究源於北京大學認知神經科學家Yanchao Bi的一個長久夢想，她一直渴望能像鳥兒一樣獨自飛翔。2023年春季，她與該校運動控制實驗室的負責人魏坤琳在喝咖啡時分享了這個願望。這次談話激發了一個科學問題：人們能在虛擬現實中學會拍動翅膀飛行嗎？在這個過程中，大腦又會發生怎樣的改變？

爲了尋找答案，他們的同事 Yiyang Cai 設計了一個爲期一週的訓練計劃，其機械原理完全基於鳥類的飛行模式。25名參與者戴上虛擬現實頭顯並穿戴好動作捕捉設備，在虛擬鏡像中，他們看到自己化身爲擁有紅褐色巨大羽翼的鳥人。當他們轉動手腕或扇動雙臂時，虛擬世界裏的翅膀也會隨之律動。

在這一週裏，參與者們逐步掌握了操控翅膀的技巧。他們需要拍打掉落的氣球，在陡峭的懸崖上保持懸浮，甚至要精準地飛過空中的光環。來自北京師範大學的神經科學家 Ziyi Xiong 觀察到，雖然大家的進步速度不一，有人初試即成，有人則需要三四次練習，但所有人都在顯著提高。

實驗結束後的腦部掃描結果令人驚訝。大腦中的視覺皮層通常負責處理肢體圖像，研究人員發現該區域對翅膀圖片的反應變得更加強烈。更重要的是，大腦對翅膀的神經反應模式開始向處理上肢的模式靠攏。Bi 解釋說，參與者開始在潛意識裏將翅膀視爲自己身體的一部分，這表明大腦通過學習和經驗進行自我重組的可塑性邊界，比我們想象的還要寬闊。

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117320

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vic123

虺龍

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回应： 25名志願者在虛擬現實中經過一週飛行訓練，大腦開始將翅膀視爲真正的肢體

大腦實在是太奇妙了。
  但是如果是四足雙翼（也就是額外的肢體），大腦會有任何的可能性進行實際控制嗎？

羽落

虬龍

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回应： 25名志願者在虛擬現實中經過一週飛行訓練，大腦開始將翅膀視爲真正的肢體

[↑] @vic123 寫道: 大腦實在是太奇妙了。  但是如果是四足雙翼（也就是額外的肢體），大腦會有任何的可能性進行實際控制嗎？ …

https://www.ucl.ac.uk/news/2021/may/robotic-third-thumb-use-can-alter-brain-representation-hand

機翻
機器人“第三拇指”的使用可以改變大腦對手的表徵

團隊訓練人們使用機械額外拇指，發現他們能用一隻手（現在是兩個拇指）有效地完成靈巧的任務，比如搭建積木塔。研究人員在《科學機器人》雜誌上報告稱，參與者在訓練使用拇指時，也越來越覺得拇指是身體的一部分。
設計師丹妮·克洛德開始開發名爲“第三拇指”的裝置，作爲皇家藝術學院一個獲獎研究生項目的一部分，旨在重新定義我們對義肢的看法，從替代失去的功能，到人體的延伸。後來她受邀加入倫敦大學學院塔瑪爾·馬金教授的神經科學家團隊，研究大腦如何適應身體增強。
該研究的主要作者、倫敦大學學院認知神經科學研究所的Makin教授表示：“身體增強是一個不斷發展的領域，旨在擴展我們的身體能力，但我們對大腦如何適應這一過程仍缺乏清晰的理解。通過研究使用Dani巧妙設計的第三拇指的人們，我們試圖解答關於人腦是否能支持額外身體部位，以及這項技術如何影響我們的大腦等關鍵問題。”
第三拇指是3D打印的，易於定製，佩戴在與實際拇指相對的手側，靠近小指（小指）。穿戴者通過安裝在腳上大腳趾內側的壓力傳感器來控制它。通過無線連接拇指，兩個腳趾傳感器通過立即響應佩戴者的細微壓力變化，控制拇指的不同動作。
在這項研究中，20名參與者接受了爲期五天的使用訓練，同時鼓勵他們每天訓練後帶拇指回家，在日常生活場景中使用，每天總計佩戴時間爲2到6小時。這些參與者與另一組10名佩戴靜態拇指的對照組進行了比較。
在實驗室的每日訓練中，參與者會專注於使用拇指，專注於幫助提升手與拇指合作的任務，比如單手拿起多個球或酒杯。他們很快掌握了拇指的基礎，同時訓練也成功提升了他們的運動控制、靈巧度和手拇指協調能力。參與者甚至在分心時使用拇指——比如一邊做數學題一邊搭建木製積木塔——或者矇眼時使用。
設計師Dani Clode（UCL認知神經科學研究所和Dani Clode Design），作爲核心研究團隊成員，表示：“我們的研究表明，人們可以快速學會控制增強設備並將其用於自身利益，而無需過度思考。我們看到，使用第三拇指時，人們改變了自然的手部動作，他們還報告說機器人拇指感覺像是自己身體的一部分。”
該研究的第一作者Paulina Kieliba（倫敦大學學院認知神經科學研究所）表示：“身體增強未來可能在多方面對社會有價值，比如讓外科醫生無需助手也能應付，或讓工廠工人更高效地工作。這條工作可能會徹底改變假肢的概念，也可以幫助那些長期或暫時只能用一隻手的人，用那隻手完成所有事情。但要達到這一目標，我們需要繼續研究這些設備如何與大腦相互作用的複雜跨學科問題。”
培訓前後，研究人員在參與者單獨移動手指時（掃描時未佩戴拇指）使用fMRI掃描了參與者的大腦。研究人員發現，原本被第三拇指增強的手（但另一隻手未被增強）在大腦感覺運動皮層中的表現方式發生了細微但顯著的變化。在我們的大腦中，每根手指都被區分開來;在研究參與者中，對應每根手指的大腦活動模式變得更加相似（不那麼明顯）。
一週後，部分參與者再次掃描，發現他們大腦手部區域的變化減弱，表明這些變化可能不是長期性的，儘管需要更多研究來證實這一點。
Paulina Kieliba說：“我們的研究是首次在實驗室外研究增強裝置的使用。這是首個跨越多天長時間訓練進行的增益研究，也是首個設有未受過訓練的對照組。我們研究的成功表明，神經科學家與設計師和工程師緊密合作的重要性，確保增強設備充分發揮大腦的學習和適應能力，同時確保增強設備能夠安全使用。”
Makin教授補充道：“進化還沒有讓我們準備好使用額外的身體部位，我們發現要以新的、意想不到的方式擴展我們的能力，大腦需要適應生物身體的表徵。”
研究人員總部設在倫敦大學學院和牛津大學，得到了歐洲研究理事會、威康基金會和哈雷·斯圖爾特爵士信託的支持。

更符合我認知中的那種額外肢體有：

在 2019 年，有關“人類通過腦機接口（BCI）控制第三隻手”並在《PNAS》（美國國家科學院院刊）上發表的研究，最匹配的應是日本 ATR 計算神經科學研究所（ATR Computational Neuroscience Laboratories） Christian I. Penaloza 與 Shuichi Nishio 的研究成果。該研究題目爲：《BCI control of a third arm and native arm enables independent multitasking》（通過腦機接口控制第三隻手與原生手可實現獨立的多任務操作）。

但是相關網頁需要賬號才能閱讀文獻。

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