在老鼠身上的一项新发现表明，大脑在沉浸式虚拟现实环境中的反应与现实世界不同。这一发现可以帮助科学家们了解大脑如何将来自不同来源的感官信息整合在一起，从而为我们周围的世界创造出一幅连贯的画面。它还可以为学习和记忆相关疾病的“虚拟现实疗法”铺平道路，包括多动症、自闭症、阿尔茨海默病、癫痫和抑郁症。

Mayank Mehta 博士是 WM Keck 神经物理学中心的负责人，也是加州大学洛杉矶分校物理学、神经病学、电气和计算机工程系的教授。他的实验室研究称为海马体的大脑区域，它是学习和记忆(包括空间导航)的主要驱动力。为了了解其在学习和记忆中的作用，海马体已在大鼠执行空间导航任务时进行了广泛的研究。

当老鼠四处走动时，大脑这部分的神经元以每秒 8 个脉冲或 8 Hz 的速率同步它们的电活动。这是一种被称为“theta节律”的脑电波，它是在 6 多年前被发现的。

Theta 节律的中断也会损害老鼠的学习和记忆，包括学习和记住穿过迷宫的路线的能力。相反，更强的 theta 节奏似乎可以提高大脑学习和保留感官信息的能力。

因此，研究人员推测，增强θ波可以改善或恢复学习和记忆功能。但直到现在，还没有人能够加强这些脑电波。

“如果那个节奏如此重要，我们可以用一种新颖的方法让它变得更强大吗?” 梅塔博士问道。“我们可以重新调整吗?”

海马体神经元的损伤会干扰人们对空间的感知——“为什么阿尔茨海默病患者容易迷路，”梅塔博士说。他说他怀疑 theta 节奏可能在这种感知中起作用。为了验证这一假设，Mehta 博士和他的同事为老鼠发明了一种沉浸式虚拟现实环境，其沉浸感远比商用 VR 对人类更具沉浸感。

VR允许老鼠看到自己的四肢和阴影，并消除了某些令人不安的感觉，例如头部运动和场景变化之间的延迟，这些让人头晕目眩。

“我们的 VR 非常引人注目，”梅塔博士说，“老鼠喜欢跳进去快乐地玩游戏。”

为了测量老鼠的大脑节律，研究人员将比人类头发还细的微小电极放入大脑中的神经元中。

“事实证明，当老鼠处于虚拟现实中时，神奇的事情就会发生，”梅塔博士说。“他去虚拟喷泉喝水，在那里打个盹，环顾四周，探索这个空间，就好像它是真的一样。”

值得注意的是，Mehta 博士说，与它们的自然环境相比，当老鼠在虚拟空间中奔跑时，theta 节律变得更加强烈

“当我们看到 VR 体验对theta 节奏增强的巨大影响时，我们感到震惊，”他说。

这一发现表明，独特的节奏是大脑如何辨别体验是真实的还是模拟的一个指标。例如，当您走向门口时，您眼睛的输入会显示门口变大。“我怎么知道我迈出了一步，而不是墙向我冲过来?” 梅塔博士说。

答案：大脑使用其他信息，例如平衡从一只脚转移到另一只脚，头部在空间中的加速度，周围其他静止物体位置的相对变化，甚至空气运动的感觉你的脸决定你在移动，而不是墙壁。

另一方面，在虚拟现实世界中“移动”的人会体验到一组非常不同的刺激。

“我们的大脑一直在这样做，它在检查各种各样的事情，”梅塔博士说。他说，不同的 theta 节奏可能代表了大脑区域在收集所有这些信息的过程中相互交流的不同方式。

当他们仔细观察时，梅塔博士的团队还发现了其他令人惊讶的事情。神经元由紧凑的细胞体和称为树突的长卷须组成，它们蜿蜒而出并与其他神经元形成连接。当研究人员测量体验虚拟现实的大鼠大脑细胞体的活动时，他们发现了与树突中的节律不同的电节律。“那真是令人大开眼界，”梅塔博士说。“神经元的两个不同部分按照自己的节奏运行。”

研究人员将这种前所未见的节奏称为“eta”。事实证明，这种节奏不仅限于虚拟现实环境：通过极其精确的电极放置，研究人员随后能够检测到老鼠在真实环境中行走的新节奏。然而，在 VR 中加强了 eta 节律——根据梅塔博士的说法，在过去的 60 年里，无论是使用药理学工具还是其他方式，都没有其他研究能够如此强烈地做到这一点。

之前的研究表明，节奏的精确频率对神经可塑性有很大影响，他说，就像乐器的精确音高对于创造正确的旋律至关重要。这为设计 VR 疗法提供了前所未有的机会，该疗法可以重新调整和增强大脑节律，并作为治疗学习和记忆障碍的一种方式。

“这是一项具有巨大潜力的新技术，”他说。“我们进入了一个新的领域。”

该研究发表在《自然神经科学》上。

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