沒有人會特地思考如何從沙發走到冰箱。我們無需專門記憶沿途的感官線索(如餐桌)。你可能沒有意識到這一點，但人類大腦處理數據的速度比任何超級計算機都要快。當你在房屋中移動時，大腦會根據感官輸入快速構建心理地圖。
在健康的時候，我們通常不會感恩這份禮物。然而，空間記憶是癲癇和阿爾茨海默病等神經疾病中首批惡化的功能之一。這正是加州大學洛杉磯分校的神經物理學家瑪彥克·梅塔(Mayank Mehta)致力于研究大腦的原因，特別是海馬體的細胞是如何學習創造我們對空間和時間的感知。
梅塔表示：“海馬體是我們大腦的一個特殊部分，它主要是學習和感知空間和時間等抽象概念。對海馬體的損害將造成一系列的神經系統疾病，如抑郁癥，癲癇癥和阿爾茨海默氏癥。”
梅塔指出，如果科學家們能更好地理解海馬體是如何感知空間和時間，他們就可以找出如何更好地診斷和治療損害衰弱性神經系統疾病。所以為了確定神經元是如何制作空間心智地圖，梅塔及他實驗室的同事開始使用虛擬現實技術。
梅塔解釋說，動物和人類都“100%認同抽象空間和時間的概念。”而且所有動物和人類都以相同的方式計算它們在空間中的位置。
這種對時空的普遍認知是因為一組名為“位置細胞”的海馬神經元。當動物和人類在叢林，起居室或迷宮中航行時，它們將以有序的方式激發，并自動提供一組時空地圖。
在2014年，三位科學家因發現這種位置細胞而獲得了諾貝爾生理學與醫學獎。但即便是發現了它們，科學家都不確定這些細胞是如何起發揮作用：它們是如何將光，聲音，氣味轉化為對空間和時間的普遍感知的呢?
為了解決這個問題，梅塔總結道，我們需要分開構成時空的不同感官刺激。這在現實世界中不可能實現，但可以在虛擬世界中輕松完成。
為了在控制感官提示的同時測試空間記憶，科學家們在過去數十年間一直在使用“水迷宮”：包括將嚙齒動物放入水池中，然后測試它們游到逃生平臺的能力。理由是浸沒能阻止干擾性感覺輸入，如隨機的氣味或聲音。但水迷宮不適合診斷可能患有阿爾茨海默氏癥癥狀的人們，不過，虛擬迷宮可以用于人類和其他物種。
在一項實驗中，研究人員比較了小白鼠定位隱藏在現實世界迷宮中的獎勵的能力。小白鼠可以根據視力，聲音和氣味進行導航。但對于在虛擬迷宮中定位獎勵，他們只限于使用視覺線索。
首先，包括加州大學洛杉磯分校學生在內的神經科學，心理學，計算機科學，工程和物理學的跨學科團隊必須從零開始構建虛擬設備。他們設計了一款包括球形跑步機的硬件，并訓練小白鼠適應虛擬環境和開玩虛擬游戲。
研究結果令人感到驚訝。虛擬迷宮中的小白鼠能像真正的迷宮中的小白鼠那樣巧妙地發現了隱藏的獎勵。事實證明，小白鼠看得十分清楚。在虛擬現實中，小白鼠可以使用視覺線索直接驅動海馬體的反應，表明它們感知虛擬空間以及人類。
盡管如此，海馬體中的神經活動在虛擬現實中的表現非常不正常。海馬體中有超過一半的神經元都在虛擬現實中關閉，剩下的神經元則以無序方式激發，梅塔稱這種模式與小白鼠在導航真實迷宮時所顯示的位置細胞活動存在“驚人的不同”。
梅塔指出，這些研究表明大腦需要來自多個感官因素的輸入來構建可行的空間地圖。如果視覺上顯示你正在空間中移動，但聲音和氣味則另有說明，神經活動變得非常奇怪。鑒于嚙齒動物和人類處理空間時的相似性，人類大腦也會出現類似的結果。
梅塔說道：“VR打破了物理定律。它消除了世界上所有動物和人類已經使用了數百萬年的不同刺激之間的一致關系。這導致大腦出現了異常的活動模式。”
定義我們如何感知空間只是梅塔研究的一個起點。
他說道：“我們的大腦，包括海馬體，進化出了感知時間和空間的能力。由于我們不必再為生活而奔波，所以我們就用這些‘硬件’來編寫交響樂和交易股票。如果我們能夠理解這種‘硬件’是如何計算時空，我們或許可以回答關于我們是如何學習和創造其他復雜行為的多個問題，以及如何診斷和治療學習和記憶障礙。”
來源：yivian
