用VR體驗飛翔2小時，大腦以為真的長出了翅膀

人類用了數百萬年，才在殘酷的自然選擇中確立了如今的軀體形態：兩條腿、兩條胳膊，以及十根手指。我們的大腦早已將其編碼進神經回路，繪制成一張極其嚴密、排他的“身體地圖”。但如果有一天，技術強行越過演化的界限，賦予我們一種從未擁有過的非人器官，這張地圖會出現變化嗎？

近日，北京大學心理與認知科學學院畢彥超教授團隊與魏坤琳教授團隊，在《細胞-報告》（Cell Reports）上發表了一項極具新意的研究。他們發現，僅需一周四次、累計約兩小時的虛擬飛行訓練，人類大腦就能在高級視覺與軀體表征網絡中，為“翅膀”單獨開辟出類似于真實肢體的神經認同。

（來源：DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117320）

這不禁讓人產生好奇，我們的大腦，究竟還暗藏著多少未被喚醒的“兼容模式”？

如何設計一場虛擬世界中的飛行體驗？

“人類的知識究竟是如何在腦中構建的？”這是畢彥超團隊長期錨定的核心科學命題。

從遠古時代起，人類就不斷通過工具來延伸觸角。但在人腦的認知拓撲結構中，無論是舊石器時代的骨針，還是現代的機械臂，工具永遠被劃定在“身體之外”。此前也有一些研究試圖增強人體的能力：練習運動，甚至增加“第六根手指”。但翅膀截然不同，它跳出解剖結構框架，帶來了一種人類從未真正擁有過的能力：高空飛行。

研究團隊好奇的是，人腦究竟能在多大程度上跨越物種的藩籬，接納這種“進化之外”的造物？為了探尋這道邊界，畢彥超團隊利用 VR 設備，設計了一場“欺騙大腦”的實驗。

在實驗的最初五分鐘，受試者戴上 VR 頭顯，站在一面虛擬鏡子前。他們看到自己的手臂變成一對巨大的棕紅色翅膀。揮動手臂，翅膀隨之扇動；轉動手腕，羽翼輕柔翻折。視覺與本體感覺在這里完成了初次的綁定。

不過，一旦進入 25 分鐘的核心飛行訓練，受試者的視野中就不會再出現這對翅膀。

“這是整個實驗設計最關鍵的一環。”論文的共同第一作者、北京師范大學博士生熊子羿告訴 DeepTech。如果被試一直盯著翅膀，大腦的改變極可能只是因為“看多了”而產生的視覺熟悉感。剝離直接的視覺反饋后，被試眼前的畫面只剩下崖壁、氣流、不斷升降的視點以及懸浮的圓環目標。

要讓自己在虛擬世界中飛起來，他們必須從未知開始摸索，通過真實的肌肉本體感覺來模擬空氣動力學：下壓手臂、展開羽翼以制造升力，上抬手臂、收攏羽翼以減小阻力。因為看不到自己和翅膀本身，受試者只能從“我剛才揮了一下手臂，世界隨之升高了”的環境變化中反推因果，調整姿態。

圖 | 受試者正在佩戴 VR 頭顯體驗飛行（來源：受訪者提供）

實驗由此構建出一種全新的、違反生物學常理的感覺運動映射（Sensorimotor mapping）。

在招募志愿者參與實驗的過程中，“學飛”并不像想象中那樣順利。論文的另一位共同一作蔡依洋告訴 DeepTech，受限于 VR 帶來的 3D 眩暈感，每次訓練被嚴格控制在半小時以內。

首次訓練中，受試者幾乎人人滿頭大汗，圓環命中率僅有 44.8%；但僅僅經過四次訓練，命中率便躍升至 75.2%，受試者對翅膀的主觀控制感也呈現斷崖式的提升。

當飛行從一種笨拙的嘗試，逐漸內化為這具軀體的新能力，真正讓研究者期待的結果，來自受試者大腦深處泛起的暗流。

神經重塑后，新器官會擠占原有肢體的位置嗎？

在訓練前后，研究團隊利用功能性磁共振成像（fMRI）詳細記錄了受試者在觀看各種圖片（鳥翼、人類四肢、面部、椅子等）時的腦活動。他們將探針直接對準了大腦的枕顳皮層（OTC），這里是人類視覺系統中專職負責解析身體部位的核心區域。

掃描結果顯示，在經歷 VR 訓練后，受試者雙側 OTC 區域在看到翅膀圖片時的激活強度顯著提升；通過多體素模式分析（MVPA），研究人員捕捉到了神經表征的微觀轉變。右側 OTC 在處理翅膀信息時形成的神經活動特征開始發生明顯的偏移，變得越來越像處理人類上肢時的狀態。

此外，廣義心理生理相互作用（gPPI）分析還顯示，看到翅膀時，受試者的右側 OTC 與大腦的“高級戰略中樞”——負責體感與動作規劃的額頂葉網絡，建立起了特異性增強的專屬通訊連接。

這一點尤其關鍵。數據證實，OTC 與初級感覺運動皮層（S1/M1，負責控制具體肌肉收縮）之間并未建立新的連接。這種“缺失”恰恰證實，大腦并未混淆虛擬翅膀與上肢肌肉。與此同時，它展現了一種極高的靈活性，在額頂葉的高級認知與語義規劃系統中，完美兼容了這一虛擬外設，并將其列入受意念支配的肢體目錄。

物理上分離，語義上整合，這或許是人類神經系統面臨未知事物時，一種極為優雅的接納方式。但新的問題隨之而來：既然大腦挪出空間接納了翅膀，難道是原來屬于胳膊的“領地”被擠占了？

實驗數據給出了否定的答案。大腦活動監測顯示，上肢原有的神經表征并未發生衰減或變異。這意味著，大腦并不是一個容量恒定、非此即彼的零和容器，相反，它有能力站在一個更抽象的維度，不斷擴容有關“什么是我的身體”的概念分類。

（來源：DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117320）

為什么假肢是工具，翅膀是身體？

在 DeepTech 的采訪中，畢彥超教授和熊子羿都提到了一個經典案例。既往研究表明，當人類熟練使用工具或假肢后，并不一定會讓它們在大腦中“變成身體”。很多時候，經驗反而會讓大腦把這些外部裝置區分得更加清楚：它們無法成為身體的一部分，或被并入原有肢體，而是被精細地表征為一種特殊物體。

同樣是延伸肉體的邊界，為何假肢越用越被排除在外，虛擬翅膀卻越用越像“自己人”？

畢彥超團隊告訴我們，這涉及人類認知的底層邏輯：功能-語義編碼（Functional-semantic coding）。

“大腦在面對一個新事物時，會啟動極強的解釋機制?！碑厪┏赋?。大腦判定“什么是我”的依據，主要來自一套基于意義的解釋引擎，而非視覺上的長得像不像。大腦越傾向于把一個事物解釋成什么，它在皮層里的神經表征就越像什么。

這套解釋引擎至少會考量三個維度：物體本身的物理特征、它能實現的功能，以及人類操縱它的方式。

熊子羿繼續用假肢為例解釋道，用戶在使用假肢時，不可避免地會同時看到真實的殘肢和金屬機械，視覺反饋與本體感覺的割裂會一直提醒大腦：“這是一個替代物，不是你。”

而在利用 VR 體驗飛行的設計中，研究團隊適當地隱去了這種視覺線索。翅膀一直在外周視野中，不會反復被擺在面前。因此，實驗過程中，被試者不會直接觀察翅膀的運動，而是通過手臂動作引發的飛行結果來理解它。

他們感受到的只有“我揮動手臂，進而飛向高空”。大腦的解釋引擎在經過權衡后，就下達了一個前所未有的判定：既然它行使了飛行的生物學功能，且完全服從我的本體意念，那么，它就是我的肢體。

一減一加，敲開大腦隱秘的“后門”

貫通了功能與語義的統帥地位，我們便能看懂畢彥超團隊過去十余年間，那條潛藏在諸多實驗背后的草蛇灰線。

在此之前，該團隊的另一條核心主線是對感覺剝奪的研究。他們發現，即便盲人終其一生從未有過視覺輸入，由于掌握了事物的功能與語義概念，其視覺皮層依然能發展出對“手”和“工具”的選擇性神經反應。

“科學探索通常有兩條路徑，敲除（Knock out）和敲入（Knock in）?！碑厪┏隽艘粋€精辟的總結。

盲人研究是“敲除”，徹底切斷最主導的視覺通道，觀察大腦能否僅憑抽象的語義來重構世界；而此次的虛擬翅膀研究則是“敲入”，向大腦灌輸一種演化從未提供過的外源器官，測試其兼容的極限。

一減一加，兩類看似背道而馳的實驗范式，最終共同追問著同一個終極命題：人腦，究竟能在多大程度上理解并重構那些脫離了現實物理參照的抽象知識？

答案令人敬畏。大腦絕不是一面只能被動倒映生物學現實的鏡子，而是一臺主動建構、不斷重塑規則的強力引擎。在過去很長一段時間里，科學界傾向于認為，大腦的模塊劃分是嚴苛演化的最終產物；但這項研究用經過嚴謹設計的實驗和數據證實，大腦的邊界，遠比數百萬年演化所圈定的界限更遼闊。

它似乎一直為我們留著一道“后門”。只要新的技術體驗能夠完美契合這套解釋引擎的規則，大腦就隨時準備好打破肉身的牢籠，為未知騰出空間。

站在科技奇點的前夜

采訪臨近尾聲，我們與畢彥超團隊一起開了個腦洞：如果實驗中，志愿者操控的是一團無形的聲波或能量場，大腦還會接納它嗎？

畢老師告訴我們，“如果用手操縱聲波，大腦可能會將其‘解釋’為工具，但如果用意念、眼神，情況或許會大大不同”。

在談及使用不同側的手，大腦可能產生的不同反應時，她也順帶指出了一個常被忽視的神經解剖學法則：人類左右手的運動控制雖然嚴格對側化，但關于工具使用的高級抽象認知，往往高度聚集在大腦的左半球。

這恰恰與他們的研究結果形成了互文：虛擬翅膀的上肢相似性為何高度單側化地出現在右側 OTC？因為右腦正是大腦主導“非手部、整體性身體圖式”，以及多感覺整合的核心區。

這些基礎研究未來或許有望照進現實的版圖。在臨床醫學領域，大量截肢患者深陷幻肢痛或對機械假肢的排異反應之中。如果能夠利用這套“解釋引擎”，在 VR 環境中讓大腦在語義層面上接納假肢，或許推動康復醫學向更高階發展。

而在更遙遠的未來，當人類需要通過腦機接口意念操控外太空的機械臂，抑或在元宇宙中穿梭于任意形態的化身時，這項研究無疑提供了一份珍貴的大腦兼容性設計指南?！耙郧拔覀冎荒懿?，但現在不同了，數據會清晰地告訴我們，大腦內部究竟發生了什么?！?/p>

誠然，這項探索并非全知全能。例如，他們想記錄體驗過飛行的大腦對“翅膀”的反應最強烈的時刻，因而并未進行長期追蹤。當受試者摘下頭顯，那對虛擬翅膀在大腦里留下的痕跡能持續多久，依然屬于未知數。此外，數據表明，受試者在飛行任務中的進步幅度，與其大腦神經重塑的幅度沒有顯著的線性相關關系，這背后或許隱藏著更復雜的個體差異問題與時間滯后效應。

但不可否認的是，在即將到來的科技奇點，虛擬現實、可穿戴設備與腦機接口將以前所未有的規模，向人類神經系統持續投喂演化之外的信息?！癡R 已經成為我們新人生體驗的一部分?！碑厪┏袊@道，“在這些新技術的基礎上，探尋最本源的基礎科學問題，是我們最向往的事。當然，這也很有趣?！?/p>

熊子羿告訴 DeepTech，有受試者摘下頭顯后，在夢中依然展翅高飛；也有人說，大汗淋漓地在 VR 頭顯中飛了一遭，“感覺自己好像增肌了”。

在這些奇妙的個體感受之外，他們的大腦已經從一次又一次的限定飛行體驗中，對翅膀產生了新的理解，并用一種極具靈活性的方式，悄無聲息地將超越想象的事物，編碼進一張充滿無限可能的身體地圖。

參考內容：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)00398-0

運營/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成