重新定义自我的边界

大脑是怎样定义我们身体的自我边界的呢？下面通过一些最新的科学研究，来更好地解释这个问题。

我们再来聊聊一些相关实验室的实验和理论。比如“橡胶手”实验，与“镜箱”实验其实也有相似之处。实验首先准备一只与受试者的手一模一样的橡胶手模型。受试者把他的一只手放在下图中的实验箱里，此时实验箱中同时有橡胶手和受试者的手，并用挡板隔开，受试者只能看到那只橡胶手。实验人员同时用小刷子刷两只“手”，先让受试者把橡胶手跟他的大脑做一个关联。下一步，当实验人员直接拿一根针去刺橡胶手，或者拿一个扳手去敲打这个橡胶手的时候，受试者会有一个非常激烈的反应，因为他的大脑皮层已经与这只橡胶手建立了关联，所以受试者的身体边界也已经延伸到了这只橡胶手。

怎样解释开车时的“车感”，打球时的“球感”，诸如此类的问题。后面我们会介绍瑞士洛桑联邦理工学院的一位教授的研究，接着具体聊聊这类问题的科学研究和基础发现。

先来看看，怎样定义自我？

表面上看起来，身体就是我们与外界接触的终点，但实际情况中，身体的边界不会到你的皮肤就结束了，它还会再往外延伸一点。这个延伸出来的空间，科学上有一个说法，叫近体空间（Peripersonal Space，PPS），我们把它称为身体外面的边界空间，而且这个边界空间可以被测量出来。近体空间可以被大脑皮层的一部分所代表，换句话说，近体空间跟外界接触的任何信号的交换都会在大脑皮层上有所反应。当然，就像前面所讲的，PPS边界随着环境的快速调整是可塑的。日本的科研人员用了三个月去训练一只猴子，让它可以拿到一个更远处的东西，三个月后猴子的近体空间就延伸到了更远的区域。

同样，比如截肢的残疾人经过训练，身体边界可以延伸到他们的假肢，同样的道理，盲人的身体边界，就已经迁移到他们拄杖的尖端，当然前提是在他们拿着拄杖的时候。如果我们把拄杖拿开，身体边界又只限于手掌了，近体空间就是这么神奇。

再推而广之，人类每天所把控的事物，已经从之前仅限制于人所接触的物理世界，慢慢延伸到抽象世界、电子虚拟世界。当我们拿着鼠标的时候，我们的身体边界可以跟屏幕里面鼠标能触及到的事物联系在一起，近体空间可以作为跟人互动的界面。再来看下面的实验，当受试者的脸蛋图片被实验人员的手碰到，我们自己也会有被触碰到的感觉。而且如果这张脸是与我们相似的脸（如同种族），那么反应更大。说明我们更加容易与跟我们熟悉的、已经在大脑里面形成人脸形态的模型构建联系。

我们再来看看英国科学家如何探索人脑对机械手指的认知与适应方式，伦敦大学学院（University College London，LCL）让参加实验的志愿者的右手，拥有了一根额外的机械手指。这项研究发现，在经过简单的训练之后，志愿者们不仅完全适应了拥有六根手指的右手，可以用它来完成很多高难度的动作；甚至志愿者大脑负责控制手部运动的区域，也产生了意想不到的变化。

在这项研究中，这第六根手指完全采用3D打印的方式制作，佩戴在大拇指相反一侧，靠近小拇指的部分。之后通过安装在脚趾下的压力传感器控制它。相关的信号通过传输线连接到第六根手指。控制机械手指的方式非常简单：那就是用“脚”来控制。在这里，研究人员给受试者的双脚大拇趾上分别安装了一组压力传感器。受试者通过调整左右脚的拇趾和地面接触的力度变化，就分别可以控制机械手指张开和闭合的运动。如果你现在刚好坐着，也可以尝试让脚的大拇趾用不同的力度扣地，感受一下这种控制方式。

实验对20名受试者进行了5天的训练，每天佩戴机械手指2～6小时，就使他们迅速适应了这根多出来的手指，并且完成了各种复杂的动作。甚至，为了进一步确认对机械手指使用的熟练程度，受试者还被要求完成诸如一边做数学题一边搭积木、蒙着眼睛做各种手势等高难度动作。这些任务不出意外也都被顺利完成了。

通过训练，机械手指可以有效、灵活地完成任务，并且，可以应用它与人体手指一起完成任务。使用机械手指的受试者越来越觉得机械手指是他们身体的一部分，也更专注于增强手与机械手指之间的协作，他们可以很快熟悉机械手指的基本操作。训练可以改善运动控制的灵活性，以及手与机械手指的协调能力，受试者最后甚至可以在分心的时候应用机械手指。人们改变了自然的手部动作，主观报告表明，机械手指就像是他们身体的一部分。这只“增强”后的右手可以完成搭积木、单手拧瓶盖、打扑克等复杂动作，受试者甚至用六根手指弹吉他。

这就是所谓的“具身性认知”（Embodied Cognition）问题。为了弄清楚人脑究竟是如何“看待”机械手指的，研究人员想到了一个间接的观测手段。他们对受试者的大脑进行了功能性核磁共振扫描等一系列的分析。研究人员在受试者学习使用机械手指的前后不同时间点，采集了他们单独移动每根手指时候的大脑核磁共振扫描数据。结果发现，经过5天的适应性训练之后，受试者大脑中负责手部运动的区域，确实产生了一些轻微但是明确的变化。

机械手指的使用确实改变了大脑的运动编码，使得每个手指对应的大脑活动模式更加相似，与此同时，脚趾与手指的运动信号也变得更加相似。甚至在受试者停止使用机械手指之后的7～10天，这个训练带来的大脑的重塑依然存在。

研究人员发现人脑中原本关于手指和脚趾的运动控制区域，确实因为机械手指的加入，产生了与之相适应的一些变化，把它当作身体的一部分去适应。

根据这个思路，我们的“脑洞”可以再开大一点，我们用达芬奇机器人来做手术。北京的医生通过达芬奇机器人治疗上海的病人，用远程医疗控制做外科手术，北京医生的手就会跟上海手术室里的手术刀，以及手术刀触碰到的病人产生近体空间联系。

当我们在元宇宙（元宇宙的概念本书第八章会详述）的虚拟世界中，用我们的双手进行VR交互的时候，我们的近体空间，也会相应扩展到虚拟世界里面能被我们操控的虚拟物体上去。而一切的一切，正是因为大脑皮层可塑性的强大，或者说是人类学习能力的强大，大脑皮层不单单使得我们在石器时代跟最简陋的石头工具建立具身性，在未来，我们也会跟脑机接口，跟我们的赛博格（Cyborg，赛博格是半生物、半机械的生化机器人）建立具身性。这是一个多么令人神往的能力，这就是我们后面会讲到的脑机融合。