一项来自北京大学的创新性研究近日发表于国际权威期刊《细胞》，揭示了人类大脑令人惊叹的可塑性：仅通过短短一周的虚拟飞行训练，受试者的大脑就开始将这对从未拥有过的“翅膀”当作类似自己手臂的“身体部位”来进行处理。这一发现为理解技术如何重塑人类对自身和世界的认知开辟了全新视野。
研究灵感源于科学家对飞翔的向往
该研究由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合作完成。研究的灵感，源于毕彦超对飞翔能力的向往。她与拥有VR技术与运动感知研究经验的魏坤琳一拍即合，决定探索一个根本性问题：当人类在演化中从未拥有过的虚拟身体部位（如翅膀）被“赋予”并熟练使用时，大脑会如何表征它？
研究团队招募了25名北大学生作为受试者。在为期一周、共四次的VR训练中，受试者戴上VR头显，沉浸在一个量身定制的虚拟世界。通过动作捕捉装置，他们现实中的手臂动作被实时映射为一对巨大棕红色翅膀的扇动。在虚拟的山崖和天空之间，受试者需要学习像鸟儿一样，通过控制“翅膀”（实为手臂和手腕的精细动作）来完成起飞、维持高度、精准穿越圆环等任务。
尽管初期困难重重，但绝大多数受试者在训练结束时都已掌握了虚拟飞行的技巧，并报告对翅膀的控制感显著增强。
大脑视觉皮层发生根本性变化
研究的核心目标并非仅仅“教人飞行”。真正的科学问题在于：这种亲身的、具身的控制体验，是否会改变大脑对“翅膀”这一概念本身的理解？
为寻找答案，研究团队在训练前后对受试者进行了大脑功能磁共振成像扫描。扫描时，受试者会观看一系列图片，包括鸟类翅膀、人类上肢、下肢、面部以及斧子、椅子等物体。
结果相当惊人。团队发现，训练后，受试者再看到翅膀图片时，大脑视觉皮层的神经活动比训练前显著增强。更重要的是，大脑视觉皮层处理翅膀图片的神经活动模式发生了根本性变化——变得与处理人类上肢图片时的模式高度相似。
这意味着，短短一周的虚拟体验，就让大脑开始以更接近处理“身体部位”的方式来编码“翅膀”这一视觉概念。尤为关键的是，这种变化并非以“覆盖”或削弱原本对手臂的表征为代价。
团队认为，这种效应的关键在于，在VR中，受试者将自己的肢体运动与翅膀的动作以及随之而来的飞行视觉反馈（如高度变化）建立了稳定、可控的因果联系。这不同于使用假肢时，大脑仍倾向于将其视为“外部工具”。
突破演化限制，为人体增强提供启示
这项研究将人类对大脑可塑性的认知推向了一个新的边界。以百万年计的进化历程中，人脑形成了专门处理身体部位形态的神经区域，主要位于外侧枕颞皮层。研究表明，大脑不仅能适应新的工具和动作，甚至能在短时间内，为一种人类演化史上从未拥有过的虚拟肢体建立神经表征。
魏坤琳以大型语言模型举例：模型通过文本“知道”桌子，但人类对桌子的深刻理解源于身体与它的互动（推、靠、趴）。同样，只有当受试者“用身体飞行”后，他们对“翅膀”的理解才超越了观察和想象，具备了身体经验的维度。
该研究表明，人类大脑的OTC区域默认状态下表征进化中形成的身体部位，但具有将非人类肢体动态且功能性整合入身体表征的可塑性。这一过程无需依赖长期的进化积累，也不依赖单纯的感知运动输入，体现了人类认知系统的灵活性。
这一发现深化了我们对人脑概念表征体系形成机制的理解，为未来具身智能的设计，以及人类通过人体增强装置、脑机接口等手段实现身体功能扩展，提供了来自认知神经科学的启示。
文、视频｜记者 李钢