人类用了数百万年，才在残酷的自然选择中确立了如今的躯体形态：两条腿、两条胳膊，以及十根手指。我们的大脑早已将其编码进神经回路，绘制成一张极其严密、排他的“身体地图”。但如果有一天，技术强行越过演化的界限，赋予我们一种从未拥有过的非人器官，这张地图会出现变化吗？
近日，北京大学心理与认知科学学院毕彦超教授团队与魏坤琳教授团队，在《细胞-报告》（Cell Reports）上发表了一项极具新意的研究。他们发现，仅需一周四次、累计约两小时的虚拟飞行训练，人类大脑就能在高级视觉与躯体表征网络中，为“翅膀”单独开辟出类似于真实肢体的神经认同。
这不禁让人产生好奇，我们的大脑，究竟还暗藏着多少未被唤醒的“兼容模式”？
如何设计一场虚拟世界中的飞行体验？
“人类的知识究竟是如何在脑中构建的？”这是毕彦超团队长期锚定的核心科学命题。
从远古时代起，人类就不断通过工具来延伸触角。但在人脑的认知拓扑结构中，无论是旧石器时代的骨针，还是现代的机械臂，工具永远被划定在“身体之外”。此前也有一些研究试图增强人体的能力：练习运动，甚至增加“第六根手指”。但翅膀截然不同，它跳出解剖结构框架，带来了一种人类从未真正拥有过的能力：高空飞行。
研究团队好奇的是，人脑究竟能在多大程度上跨越物种的藩篱，接纳这种“进化之外”的造物？为了探寻这道边界，毕彦超团队利用 VR 设备，设计了一场“欺骗大脑”的实验。
在实验的最初五分钟，受试者戴上 VR 头显，站在一面虚拟镜子前。他们看到自己的手臂变成一对巨大的棕红色翅膀。挥动手臂，翅膀随之扇动；转动手腕，羽翼轻柔翻折。视觉与本体感觉在这里完成了初次的绑定。
不过，一旦进入 25 分钟的核心飞行训练，受试者的视野中就不会再出现这对翅膀。
“这是整个实验设计最关键的一环。”论文的共同第一作者、北京师范大学博士生熊子羿告诉 DeepTech。如果被试一直盯着翅膀，大脑的改变极可能只是因为“看多了”而产生的视觉熟悉感。剥离直接的视觉反馈后，被试眼前的画面只剩下崖壁、气流、不断升降的视点以及悬浮的圆环目标。
要让自己在虚拟世界中飞起来，他们必须从未知开始摸索，通过真实的肌肉本体感觉来模拟空气动力学：下压手臂、展开羽翼以制造升力，上抬手臂、收拢羽翼以减小阻力。因为看不到自己和翅膀本身，受试者只能从“我刚才挥了一下手臂，世界随之升高了”的环境变化中反推因果，调整姿态。
实验由此构建出一种全新的、违反生物学常理的感觉运动映射（Sensorimotor mapping）。
在招募志愿者参与实验的过程中，“学飞”并不像想象中那样顺利。论文的另一位共同一作蔡依洋告诉 DeepTech，受限于 VR 带来的 3D 眩晕感，每次训练被严格控制在半小时以内。
首次训练中，受试者几乎人人满头大汗，圆环命中率仅有 44.8%；但仅仅经过四次训练，命中率便跃升至 75.2%，受试者对翅膀的主观控制感也呈现断崖式的提升。
当飞行从一种笨拙的尝试，逐渐内化为这具躯体的新能力，真正让研究者期待的结果，来自受试者大脑深处泛起的暗流。
神经重塑后，新器官会挤占原有肢体的位置吗？
在训练前后，研究团队利用功能性磁共振成像（fMRI）详细记录了受试者在观看各种图片（鸟翼、人类四肢、面部、椅子等）时的脑活动。他们将探针直接对准了大脑的枕颞皮层（OTC），这里是人类视觉系统中专职负责解析身体部位的核心区域。
扫描结果显示，在经历 VR 训练后，受试者双侧 OTC 区域在看到翅膀图片时的激活强度显著提升；通过多体素模式分析（MVPA），研究人员捕捉到了神经表征的微观转变。右侧 OTC 在处理翅膀信息时形成的神经活动特征开始发生明显的偏移，变得越来越像处理人类上肢时的状态。
此外，广义心理生理相互作用（gPPI）分析还显示，看到翅膀时，受试者的右侧 OTC 与大脑的“高级战略中枢”——负责体感与动作规划的额顶叶网络，建立起了特异性增强的专属通讯连接。
这一点尤其关键。数据证实，OTC 与初级感觉运动皮层（S1/M1，负责控制具体肌肉收缩）之间并未建立新的连接。这种“缺失”恰恰证实，大脑并未混淆虚拟翅膀与上肢肌肉。与此同时，它展现了一种极高的灵活性，在额顶叶的高级认知与语义规划系统中，完美兼容了这一虚拟外设，并将其列入受意念支配的肢体目录。
物理上分离，语义上整合，这或许是人类神经系统面临未知事物时，一种极为优雅的接纳方式。但新的问题随之而来：既然大脑挪出空间接纳了翅膀，难道是原来属于胳膊的“领地”被挤占了？
实验数据给出了否定的答案。大脑活动监测显示，上肢原有的神经表征并未发生衰减或变异。这意味着，大脑并不是一个容量恒定、非此即彼的零和容器，相反，它有能力站在一个更抽象的维度，不断扩容有关“什么是我的身体”的概念分类。
为什么假肢是工具，翅膀是身体？
在 DeepTech 的采访中，毕彦超教授和熊子羿都提到了一个经典案例。既往研究表明，当人类熟练使用工具或假肢后，并不一定会让它们在大脑中“变成身体”。很多时候，经验反而会让大脑把这些外部装置区分得更加清楚：它们无法成为身体的一部分，或被并入原有肢体，而是被精细地表征为一种特殊物体。
同样是延伸肉体的边界，为何假肢越用越被排除在外，虚拟翅膀却越用越像“自己人”？
毕彦超团队告诉我们，这涉及人类认知的底层逻辑：功能-语义编码（Functional-semantic coding）。
“大脑在面对一个新事物时，会启动极强的解释机制。”毕彦超指出。大脑判定“什么是我”的依据，主要来自一套基于意义的解释引擎，而非视觉上的长得像不像。大脑越倾向于把一个事物解释成什么，它在皮层里的神经表征就越像什么。
这套解释引擎至少会考量三个维度：物体本身的物理特征、它能实现的功能，以及人类操纵它的方式。
熊子羿继续用假肢为例解释道，用户在使用假肢时，不可避免地会同时看到真实的残肢和金属机械，视觉反馈与本体感觉的割裂会一直提醒大脑：“这是一个替代物，不是你。”
而在利用 VR 体验飞行的设计中，研究团队适当地隐去了这种视觉线索。翅膀一直在外周视野中，不会反复被摆在面前。因此，实验过程中，被试者不会直接观察翅膀的运动，而是通过手臂动作引发的飞行结果来理解它。
他们感受到的只有“我挥动手臂，进而飞向高空”。大脑的解释引擎在经过权衡后，就下达了一个前所未有的判定：既然它行使了飞行的生物学功能，且完全服从我的本体意念，那么，它就是我的肢体。
一减一加，敲开大脑隐秘的“后门”
贯通了功能与语义的统帅地位，我们便能看懂毕彦超团队过去十余年间，那条潜藏在诸多实验背后的草蛇灰线。
在此之前，该团队的另一条核心主线是对感觉剥夺的研究。他们发现，即便盲人终其一生从未有过视觉输入，由于掌握了事物的功能与语义概念，其视觉皮层依然能发展出对“手”和“工具”的选择性神经反应。
“科学探索通常有两条路径，敲除（Knock out）和敲入（Knock in）。”毕彦超做了一个精辟的总结。
盲人研究是“敲除”，彻底切断最主导的视觉通道，观察大脑能否仅凭抽象的语义来重构世界；而此次的虚拟翅膀研究则是“敲入”，向大脑灌输一种演化从未提供过的外源器官，测试其兼容的极限。
一减一加，两类看似背道而驰的实验范式，最终共同追问着同一个终极命题：人脑，究竟能在多大程度上理解并重构那些脱离了现实物理参照的抽象知识？
答案令人敬畏。大脑绝不是一面只能被动倒映生物学现实的镜子，而是一台主动建构、不断重塑规则的强力引擎。在过去很长一段时间里，科学界倾向于认为，大脑的模块划分是严苛演化的最终产物；但这项研究用经过严谨设计的实验和数据证实，大脑的边界，远比数百万年演化所圈定的界限更辽阔。
它似乎一直为我们留着一道“后门”。只要新的技术体验能够完美契合这套解释引擎的规则，大脑就随时准备好打破肉身的牢笼，为未知腾出空间。
站在科技奇点的前夜
采访临近尾声，我们与毕彦超团队一起开了个脑洞：如果实验中，志愿者操控的是一团无形的声波或能量场，大脑还会接纳它吗？
毕老师告诉我们，“如果用手操纵声波，大脑可能会将其‘解释’为工具，但如果用意念、眼神，情况或许会大大不同”。
在谈及使用不同侧的手，大脑可能产生的不同反应时，她也顺带指出了一个常被忽视的神经解剖学法则：人类左右手的运动控制虽然严格对侧化，但关于工具使用的高级抽象认知，往往高度聚集在大脑的左半球。
这恰恰与他们的研究结果形成了互文：虚拟翅膀的上肢相似性为何高度单侧化地出现在右侧 OTC？因为右脑正是大脑主导“非手部、整体性身体图式”，以及多感觉整合的核心区。
这些基础研究未来或许有望照进现实的版图。在临床医学领域，大量截肢患者深陷幻肢痛或对机械假肢的排异反应之中。如果能够利用这套“解释引擎”，在 VR 环境中让大脑在语义层面上接纳假肢，或许推动康复医学向更高阶发展。
而在更遥远的未来，当人类需要通过脑机接口意念操控外太空的机械臂，抑或在元宇宙中穿梭于任意形态的化身时，这项研究无疑提供了一份珍贵的大脑兼容性设计指南。“以前我们只能猜，但现在不同了，数据会清晰地告诉我们，大脑内部究竟发生了什么。”
诚然，这项探索并非全知全能。例如，他们想记录体验过飞行的大脑对“翅膀”的反应最强烈的时刻，因而并未进行长期追踪。当受试者摘下头显，那对虚拟翅膀在大脑里留下的痕迹能持续多久，依然属于未知数。此外，数据表明，受试者在飞行任务中的进步幅度，与其大脑神经重塑的幅度没有显著的线性相关关系，这背后或许隐藏着更复杂的个体差异问题与时间滞后效应。
但不可否认的是，在即将到来的科技奇点，虚拟现实、可穿戴设备与脑机接口将以前所未有的规模，向人类神经系统持续投喂演化之外的信息。“VR 已经成为我们新人生体验的一部分。”毕彦超感叹道，“在这些新技术的基础上，探寻最本源的基础科学问题，是我们最向往的事。当然，这也很有趣。”
熊子羿告诉 DeepTech，有受试者摘下头显后，在梦中依然展翅高飞；也有人说，大汗淋漓地在 VR 头显中飞了一遭，“感觉自己好像增肌了”。
在这些奇妙的个体感受之外，他们的大脑已经从一次又一次的限定飞行体验中，对翅膀产生了新的理解，并用一种极具灵活性的方式，悄无声息地将超越想象的事物，编码进一张充满无限可能的身体地图。
参考内容：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)00398-0
运营/排版：何晨龙
注：封面/首图由 AI 辅助生成
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