抬起一根手指头是件容易的事情,而我们的大脑去感知某根手指头的动作似乎也是件很容易的事情。但是,要想知道大脑究竟是如何感知躯体的动作的,似乎却是件很困难的事情。
大约一个多世纪以来,科学家们一直试图理解究竟是神经系统的哪一部分帮助我们来感知自身躯体的空间位置的。来自澳大利亚悉尼威尔士亲王医学研究所的Simon Gandevia等科学家,日前设计了一种简单的试验方法,朝着揭开我们究竟如何感知躯体空间位置移动的秘密迈出了一步。科学家称,他们的发现将有助于揭开谜团,即究竟是运动控制神经还是皮肤中的感觉器官,又或者是关节、肌肉等对于建立起对躯体的感知更加重要。
Gandevia等对8名受试者进行了研究,对他们或者是麻醉前臂或手,又或者是限制通往四肢的血液循环。科学家解释说,他们这么做的目的是让受试者“幻觉”出自己的手指开始蜷缩,而实际上他们的手指都是完全伸展开来的。接下来,当这些受试者被要求蜷缩或者伸展手腕时,即便实际上他们在努力之后因上述麻醉或血液循环受限等原因并没有使手出现活动,但他们都报告说自己的手有所运动。而当要求他们加力时,他们也纷纷报告说对手出现运动的感觉加强了。
Gandevia说,“我们只用了一个简单的方法就表明,运动控制神经可能会产生感知躯体动作的假象。”科学家将在《Journal of Physiology》上发表研究成果。
核心学术观点:该研究通过麻醉或限制血液循环诱导受试者产生手指蜷缩的幻觉,表明运动控制神经(即大脑发出的运动指令)本身可能产生感知躯体动作的假象,而无需依赖实际肌肉收缩或外周感觉反馈。这一发现挑战了传统认为本体感觉主要来源于肌肉和关节感受器的观点,提示中枢运动指令(传出拷贝)在感知自身运动中起关键作用。
学术背景:本体感觉(proprioception)是指身体感知自身位置和运动的能力,传统上认为主要依赖于肌肉中的肌梭、肌腱中的高尔基腱器官以及关节感受器。然而,长期以来存在“传出拷贝”假说,即大脑在发出运动指令的同时,会复制一份信号用于预测运动结果,并与实际感觉反馈进行比较。Gandevia的实验通过阻断外周感觉反馈,发现受试者仍能感知到“运动”,为传出拷贝假说提供了直接证据。
机制解释:当受试者试图运动但实际未发生运动时,大脑的运动皮层仍会发出运动指令,同时产生传出拷贝。该拷贝信号被传递到感觉皮层,产生运动感知。由于缺乏实际运动带来的感觉反馈,大脑可能将传出拷贝解释为实际运动,从而产生幻觉。这一机制对于理解运动控制、康复训练以及幻肢痛等现象具有重要意义。
References:
1. How the mind senses movement, New Scientist