沒有人會在意我們的大腦是如何記憶空間位置的，比如從沙發走到冰箱，這仿佛就是我們天生具備的技能。而實際上，在這一過程中，大腦需要處理大量的數據，其運算速度比任何超級計算機都要快。加州大學的三位科學家以此為研究方向，嘗試利用VR來探索人類是如何感知空間位置的。
當我們在房屋中移動時，會根據感官輸入信息以快速構建心理地圖。我們可能對大腦的這一功能不以為然。然而，空間記憶能力退化是引起包括癲癇和阿爾默茨海默癥在內的幾種神經疾病中惡化的首要因素。
對空間的普遍認知
加州大學洛杉磯分校神經物理學家Mayank Mehta致力于研究大腦，特別是關于海馬體(一種細胞)如何學習增強我們對空間和時間的認知。海馬體，又名海馬回、海馬區、大腦海馬，海馬體位于大腦丘腦和內側顳葉之間，屬于邊緣系統的一部分，主要負責長時記憶的生成和存儲轉換等功能。
Mehta表示：“海馬體是我們大腦的一個特殊部分，主要學習和感知空間和時間等抽象概念。海馬體損害將造成許多神經系統疾病，如抑郁癥、癲癇癥和阿爾茨海默氏癥。”
Mehta指出，如果科學家們能夠更好地了解海馬體如何感知空間和時間，就可以找出更好的方式地診斷和治療衰弱性神經系統疾病。這也是為什么Mehta以及他實驗室的同開展這項研究，并使用vr技術，以確定神經元如何制作空間心理圖并記憶相關信息。
正如Mehta所指出的那樣，所有動物(包括人類)都“100%認同抽象空間和時間的概念。”并且所有動物都以相同的方式計算它們在空間中的位置。
這種對空間的普遍認知是可能存在的，這是因為一組名為“位置細胞”的海馬神經元。當人類及動物在叢林、起居室或迷宮中航行時，海馬神經元將以有序的方式發揮作用，自動提供空間信息。
在現實世界中如何感知空間位置
2014年，三位科學家因發現位置細胞而獲得諾了貝爾生理學和醫學獎。然而，即使在它們被發現之后，科學家也不確定這些細胞是如何起作用的，比如它們如何將光、聲音、氣味轉化為對空間和時間的普遍感知?
為了解決這個問題，Meht決定測試構成空間認知的不同感官刺激。這在現實世界中是不可能的，但卻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，過去數十年來，科學家們使用了“水迷宮”的測試方法：將嚙齒動物放入水池中，然后測試它們游泳到逃生地點的能力。理由是浸沒在水中會阻止干擾感覺輸入，如氣味或聲音。但是“水迷宮”不適合診斷可能患有阿爾茨海默氏癥癥狀的患者，而虛擬迷宮卻沒有那么多限制。
如何利用VR探索動物及人類感知空間的能力
在一項實驗中，研究人員分別比較了小白鼠在現實世界中和虛擬世界中尋找隱藏食物的能力，小白鼠可以使用聲音和氣味進行導航，從而在虛擬迷宮中定位食物。
首先，讓我們介紹下研究團隊。成員包括加州大學洛杉磯分校神經科學、心理學、計算機科學、工程和物理學等眾多跨學科學生在內。實驗還須重新構建一臺虛擬設備——球形跑步機，并訓練小白鼠適應虛擬環境。
調查結果令人驚訝。虛擬迷宮中的小白鼠像真正的迷宮中的小白鼠一樣巧妙地發現了隱藏的食物。事實證明，小白鼠看得很清楚。在虛擬世界中，小白鼠可以使用視覺線索直接驅動海馬體，這表明他們能夠感知虛擬空間。
盡管如此，海馬體的神經活動在虛擬世界中是非常不正常的。海馬體中有超過一半的神經元在VR中關閉，剩下的神經元以無序方式激發，Mehta稱這種模式與小白鼠在導航真實迷宮時的細胞活動“驚人地不同”。
Mehta表示，這些研究表明大腦需要來自多個感官因素的輸入來構建空間圖。如果視覺上顯示你正在空間中移動，但聲音和氣味則另有跡象，就像在VR中一樣，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。
“VR打破了常規物理定律，”Mehta說。“VR消除了生物處理不同刺激之間的一致關系。這導致了大腦中的異常活動模式。”
讓我們意識到大難如何感知空間只是Mehta研究的一個起點。
“我們的大腦，包括海馬體，進化出了感知時間和空間的能力。如果我們能夠理解其感知空間的原理，我們或許可以舉一反三，以此回答人類如何學習其他復雜行為，從而診斷和治療學習和記憶障礙。”
來源：新浪游戲
