有人说，人类进化的下一步将是技术与肉体的融合。现在，研究人员已经使用虚拟现实技术来测试人类是否能感受到像镊子一样的假肢“手”的化身——某种东西是自己身体一部分的感觉。

他们在《iScience》杂志上报告说，参与者在虚拟现实中感受到镊子手的同等程度的体现，并且在完成运动任务时比他们配备虚拟人手时更快、更准确。

第一作者、认知神经科学家Ottavia Maddaluno说:“为了让我们的生物学与工具无缝融合，我们需要感觉到工具是我们身体的一部分。”他在罗马Sapienza大学和圣卢西亚基金会IRCCS与Viviana Betti一起进行了这项工作。“我们的研究结果表明，人类可以体验到移植工具作为自己身体不可分割的一部分。”

先前的研究表明，使用工具会引起人类大脑的可塑性变化，拟人化假肢的使用也是如此。然而，一个悬而未决的科学问题是，人类是否可以拥有与人体解剖结构不同的仿生工具或假肢。

为了研究这种可能性，研究人员利用虚拟现实技术对健康参与者进行了一系列实验。在虚拟现实环境中，参与者要么有一只像人一样的手，要么有一个像大镊子一样的“仿生工具”移植到他们的手腕末端。为了测试他们的运动能力和灵活性，参与者被要求弄破一种特定颜色的气泡(用镊子或食指和拇指夹住它们)。在这个简单的任务中，研究人员发现，当参与者用镊子手时，他们更快、更准确地弄破虚拟泡泡。

接下来，研究小组使用了一项名为“跨模态一致性任务”的测试来比较虚拟手和仿生工具的隐性或无意识体现。在这个测试中，研究人员对参与者的指尖施加微小的振动，并要求他们识别哪些手指受到了刺激。与此同时，在虚拟现实屏幕上显示一个闪烁的光，或者在作为触觉刺激的同一根手指上，或者在不同的手指上。通过比较参与者在匹配和不匹配刺激试验中的准确性和反应时间，研究人员能够评估他们被视觉刺激分心的程度。

madaluno说:“这是一个指数，表明你的大脑在你的感觉和你所看到的之间有多大的不匹配。”“但只有当你的大脑认为你所看到的是你自己身体的一部分时，这种不匹配才会发生;如果我不觉得我通过虚拟现实看到的仿生工具是我自己身体的一部分，那么视觉刺激就不应该产生任何干扰。”

在这两种情况下，参与者都能更快、更准确地识别出在视觉和触觉相匹配的刺激下，他们的哪一根真正的手指受到了刺激，这表明参与者对虚拟人手和镊子手都有一种具体化的感觉。

然而，在匹配和不匹配的实验中，当参与者用镊子而不是人手时，差异更大，这表明非拟人化的假肢产生了更大的化身感。研究人员推测，这是由于与人类的手相比，镊子手相对简单，这可能使大脑更容易计算和接受。

madaluno说:“就捏捏任务而言，镊子的功能与人手相似，但更简单，简单对大脑的计算能力也更好。”

研究小组指出，这也可能与“恐怖谷”假说有关，因为虚拟人类的双手可能过于相似，但又截然不同，无法完美体现。

除了镊子手，研究人员还测试了一个扳手形状的仿生工具和一个手持镊子的虚拟人手。他们在所有情况下都找到了体现的证据，但当镊子直接移植到他们的虚拟手腕上时，参与者的体现程度更高，而且比他们用虚拟的手拿着镊子时更灵巧。

在进行跨模态一致性测试之前，当参与者有机会探索虚拟现实环境时，他们对仿生工具的体现感也更高。“在跨模态一致性任务中，参与者必须保持静止，而在运动任务中，他们积极地与虚拟环境互动，而这些虚拟环境中的互动会产生一种代理感，”Maddaluno说。

最终，研究人员表示，这项研究可以为机器人和假肢的设计提供信息。“下一步是研究这些仿生工具是否能在失去四肢的病人身上体现出来，”Maddaluno说。“我们还想研究这种仿生工具能在健康参与者和截肢者的大脑中引起的可塑性变化。”

更多信息:《重塑人手的进化:虚拟仿生工具的体现如何改善行为》，《科学》(2024)。DOI: 10.1016 / j.isci.2024.109937。参考文献:研究表明，在虚拟现实中，人们感觉与“镊子般的”仿生手更有联系(2024,6月6日)，检索自https://medicalxpress.com/news/2024-06-people-tweezer-bionic-virtual-reality.html。本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。

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