2018年3月12日,

为什么我们移动的时候世界看起来很稳定

头部的运动改变了眼睛所接收到的环境图像。人们仍然认为世界是稳定的，因为大脑会纠正由头部运动引起的视觉信息的任何变化。来自Tübingen大学综合神经科学(CIN) Werner Reichardt中心的两位神经科学家首次通过功能磁共振成像(fMRI)观察到了大脑中的这些校正过程。他们的研究发表在科学杂志，对于理解虚拟现实对我们大脑的影响有着深远的意义。

即使在移动时，环境看起来也很稳定，因为大脑不断地平衡来自不同感官的输入。将视觉刺激与来自平衡感、头部和身体的相对位置以及正在进行的动作的输入进行比较。结果是:当人们四处走动或奔跑时，我们对周围世界的感知并不会让我们的身体反弹。但是,当视觉刺激我们对运动如果不配合，大脑中的平衡就会崩溃。

任何曾经戴着虚拟现实眼镜深入幻想世界的人可能都经历过这种脱节。虚拟现实眼镜持续监测头部运动，计算机调整设备的视觉输入。然而，长时间使用VR眼镜往往会导致晕动病。即使是现代VR系统也缺乏视觉信息和头部运动完美协调所需的精确度。

直到最近，神经科学家们还不能确定使大脑协调视觉和运动感知的机制。现代对人体的非侵入性研究，如功能性核磁共振成像(fMRI)遇到了一个特殊的问题:图像只能获得休息的头部。

Tübingen研究人员安德里亚斯·辛德勒和安德里亚斯·巴特尔斯开发了一种复杂的装置来解决这个问题。他们现在能够使用功能磁共振成像技术来观察我们在感知合适或不合适的视觉和运动刺激时移动头部时大脑发生了什么。为了做到这一点，戴着VR眼镜的受试者进入一个经过特殊改装的功能磁共振成像扫描仪，在扫描仪中，电脑控制的气垫会在受试者运动后立即固定头部。在头部运动时，VR眼镜显示与动作一致的图像。在其他情况下，眼镜显示的图像与头部运动不一致。当气垫在动作后使先证者的头部稳定下来时，fMRI信号被记录下来。

Andreas Schindler说:“用功能磁共振成像，我们不能直接测量神经元活动。功能磁共振成像只显示了大脑中的血流和氧饱和度，延迟了几秒钟。这通常被认为是一个缺陷，但在我们的研究中，它实际上有一次是有用的:我们能够记录下受试者的大脑忙于平衡自己的头部运动和VR眼镜上显示的图像的时刻。我们在实验发生几秒钟后就能做到这一点，当时实验对象的头已经安静地靠在气垫上了。通常情况下，头部运动和大脑成像是不能同时进行的，但可以说，我们入侵了系统。”

因此，研究人员可以观察到迄今为止只在灵长类动物身上研究过的大脑活动，并间接地观察到某些脑损伤患者的大脑活动。当VR显示时，后岛叶皮层的一个区域表现出增强的活动头动作一致地模拟了一个稳定的环境。当这两种信号发生冲突时，这种增强的活动就消失了。同样的观察结果也适用于大脑中其他一些负责处理的区域视觉信息在运动。