客观日本

东北大学利用VR测量大脑中的身体,发现存在多个而不是一个

2022年02月17日 生物医药

东北大学研究生院信息科学研究科的松宫一道教授研究发现,自大约1个世纪以来人们一直认为脑中只存在一个的“心(大脑)中的身体”并非只有一个,而是多个。松宫教授开研究发出了利用虚拟现实(VR)技术测量“大脑中的身体”的方法。通过调查受试者如何用左手或眼睛感知右手的实验显示,左手感知的右手与眼睛感知的右手是不同的。该成果有望纠正人们长期以来相信的身体概念,同时还有助于开发新的可提高康复训练效果的运动功能障碍诊断技术。相关内容已发布在国际科学期刊《PNAS》的1月25日号上。

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用眼睛和左手同时指向感觉到的右手的位置发现,眼睛和左手指向的位置不同。(供图:东北大学 松宫一道)

日本是世界上老龄化最严重的国家,正在进入超老龄化社会,年龄增长带来的运动功能障碍和脑中风等引起的运动麻痹患者增加已经成为社会问题。运动麻痹患者被认为“头脑中的身体”与实际的物理身体出现了分歧。一般来说,运动麻痹患者通过康复训练会出现一定程度的恢复,但存在回归社会后运动功能会再次下降的课题。这可能是因为目前的康复训练没有考虑“大脑中的身体”的康复。另一方面,由于“大脑中的身体”异常是患者的主观印象,所以很难掌握病状。

于是,松宫教授此次利用VR技术开发了测量做多种动作时的“大脑中的身体”的方法。12名健康的20多岁大学生作为受试者参加了此次实验。受试者戴上带视线测量仪的头戴式显示器,将右手放在带位置传感器的透明板下方,在看不见右手的状态下,用眼睛和左手食指同时指出心中感觉到的右手指尖和关节的位置。通过描绘所指位置,将每个动作的“心中感觉到的右手形状”进行可视化并进行了测量。

迄今为止,这种“大脑中的身体”测量一直针对单一动作进行,而此次再现并测量了人在日常生活中普遍同时执行的多个动作的状态。

结果显示,虽然眼睛和左手想指向同一个方位,但实际位置却不同,呈现出不同的右手形状。二者都对实际的右手进行了压缩,例如手指长度被眼睛压缩了约15%,被左手压缩了约30%。这表明,至少眼睛和左手在大脑中是被分别作为独立的“大脑中的身体”来表现的。有可能每个部位(运动效应器)在大脑中都有独立的“大脑中的身体”。

“大脑中的身体”这个概念是1911年首次提出的,但此前一直认为大脑中仅存在一个身体,针对所有运动通用。而此次的研究结果表明,“大脑中的身体”因运动效应器而异,存在多个,这被认为是颠覆了以往的概念。

目前的康复训练没有考虑“大脑中的身体”,而是根据理疗师的经验实施。如果能将运动功能障碍患者“大脑中的身体”的异常可视化并将其反映到康复训练中,有望实现有效的治疗。

原文:《科学新闻》
翻译编辑:JST客观日本编辑部