探索“感知與運(yùn)動(dòng)控制”背后的大腦功能

文/上海紐約大學(xué) 編輯/清風(fēng)

2016年，陳靜博士以博士后研究員的身份加入上海紐約大學(xué)感知與運(yùn)動(dòng)控制虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室，在神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)教授李黎的指導(dǎo)下開(kāi)展研究工作。陳靜博士對(duì)人們感知和控制自身運(yùn)動(dòng)、視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制，以及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域很感興趣，她研究的群體中有身體健康的成年人，也有患有帕金森病等神經(jīng)退行性疾病的人群。

Q：您為什么對(duì)視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制、虛擬現(xiàn)實(shí)及帕金森病領(lǐng)域很感興趣？三者之間存在何種關(guān)聯(lián)？

我對(duì)人們?cè)谌粘Ｉ钪腥绾问褂靡曈X(jué)信息來(lái)控制他們的運(yùn)動(dòng)很感興趣，無(wú)論是走路、開(kāi)車(chē)還是運(yùn)動(dòng)。這種控制自身運(yùn)動(dòng)的能力對(duì)人們的生存至關(guān)重要，也與生活質(zhì)量息息相關(guān)。這種能力的實(shí)踐過(guò)程通常需要協(xié)調(diào)體內(nèi)多個(gè)效應(yīng)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、有效的運(yùn)動(dòng)。這其中，視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制尤為關(guān)鍵，因?yàn)橐曈X(jué)信息可用來(lái)支配眼睛、四肢、軀干或其他效應(yīng)器的運(yùn)動(dòng)。比方說(shuō)，我們?cè)陂_(kāi)車(chē)時(shí)需要用眼睛追蹤其他車(chē)輛或行人的動(dòng)態(tài)，同時(shí)還要用手控制方向盤(pán)使車(chē)輛行駛在道路中間。

在這類(lèi)能力的研究中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是一個(gè)很棒的工具，有助于我們深入探究自身運(yùn)動(dòng)控制和視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制。過(guò)去，有關(guān)運(yùn)動(dòng)控制的研究大多在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下用計(jì)算機(jī)屏幕呈現(xiàn)刺激。這樣的實(shí)驗(yàn)往往令受試者感到情境比較抽象，與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠讓我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中創(chuàng)建出更加貼近現(xiàn)實(shí)的沉浸式環(huán)境，這不僅使得研究更加真實(shí)有效，還有助于深入探索視覺(jué)、前庭系統(tǒng)、本體感知等不同感官線索對(duì)自身運(yùn)動(dòng)控制的作用，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能讓我們有選擇地改變或移除這些感官線索，對(duì)各個(gè)線索的相對(duì)重要性展開(kāi)評(píng)估。

為了認(rèn)識(shí)人們視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展的全部過(guò)程，我們的研究需主要圍繞三個(gè)群體展開(kāi)——兒童、健康的成年人，以及由于大腦老化而患有神經(jīng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕。┑睦夏耆?。兒童研究為探索視覺(jué)運(yùn)動(dòng)能力的發(fā)育過(guò)程提供了獨(dú)特視角；健康成年人的大腦能夠讓我們了解正常運(yùn)作的視覺(jué)運(yùn)動(dòng)功能；研究患有影響視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制的帕金森病的患者尤其有價(jià)值，因?yàn)樗梢蕴峁┯嘘P(guān)大腦控制運(yùn)動(dòng)的重要見(jiàn)解，幫助我們探索大腦在衰老過(guò)程中可能發(fā)生的變化。

整體來(lái)說(shuō)，我的研究旨在探討人類(lèi)如何控制運(yùn)動(dòng)，以及年齡、疾病與其他因素對(duì)該過(guò)程的影響。通過(guò)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在不同場(chǎng)景、不同群體中研究自身運(yùn)動(dòng)控制和視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制，我希望可以盡自己所能為這一重要領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。

Q：在上紐大任博士后研究員的體驗(yàn)如何？

加入上紐大之前，我有幸與李黎教授在香港大學(xué)合作研究。在她將虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室從香港遷至上海后，我也跟隨她來(lái)到上紐大繼續(xù)我在香港未完成的工作。李教授是感知與運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域公認(rèn)的專(zhuān)家，她不僅幫助我拓展了學(xué)術(shù)合作網(wǎng)絡(luò)，還全力支持我的研究項(xiàng)目。在李教授的助力下，我剛到上海便能與當(dāng)?shù)氐闹t(yī)院展開(kāi)合作。這不僅幫助我大幅擴(kuò)展了研究患者庫(kù)，還大大推動(dòng)了研究進(jìn)程。

上紐大虛擬現(xiàn)實(shí)行走實(shí)驗(yàn)室對(duì)我的研究也有很大的促進(jìn)作用，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)12米、寬5.8米，寬闊的空間利于開(kāi)展行走實(shí)驗(yàn)，提升了實(shí)驗(yàn)中模擬情境的真實(shí)性和實(shí)驗(yàn)效果。

目前，我在上紐大任青年副研究員，工作職責(zé)也有所增加，除日常研究外，我還負(fù)責(zé)幫助實(shí)驗(yàn)室申請(qǐng)研究資金、協(xié)助指導(dǎo)學(xué)生和實(shí)驗(yàn)室管理等工作。這段經(jīng)歷增強(qiáng)了我的獨(dú)立性，也進(jìn)一步提升了我的研究能力?？偠灾?，我在上紐大的博士后研究生活非常充實(shí)。國(guó)際合作是上紐大與生俱來(lái)的特征，也是最吸引我的地方。這所大學(xué)有著生機(jī)勃勃的學(xué)術(shù)群體和濃厚的研究氛圍，我能夠參與其中很開(kāi)心。

▲ 陳靜博士（左）在上紐大虛擬現(xiàn)實(shí)行走實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)