這幾天，《自然：神經科學》期刊（Nature Neuroscience）發表了一篇新論文，引起了我的好奇。論文叫〈用VR增強海馬迴θ波與η波震盪的出現〉（Enhanced hippocampal theta rhythmicity and emergence of eta oscillation in virtual reality），我知道，這個題目聽起來很無聊，但研究成果卻是相當驚人。
先來看看論文摘要：
海馬迴θ波因為在神經可塑性、學習以及記憶扮演著關鍵作用，因此一向是重要的治療目標。但奇怪的是，θ波會因物種而異。在實驗中，我們讓老鼠在VR裡奔跑，證明了能夠增強老鼠的θ波，並且在CA1細胞層主要位於中間神經元中，出現了一種新的η波。因此，多重感官的體驗能控制海馬迴腦波。虛擬實境可以用來增強或控制腦波，並改變神經的動力、佈線，以及可塑性。
好了，接著我們講白話。
大家知道，海馬迴是大腦裡一個形狀很像海馬的構造，掌管著記憶和空間定位。比如阿茲海默症就是因為海馬迴受到損傷，才導致記憶力衰退與方向知覺喪失的症狀。
為了探索海馬迴的作用，「老鼠跑迷宮」是神經科學家的常見實驗手法，科學家會在老鼠的海馬迴區插入記錄神經細胞的電極，並透過餵食等獎勵，讓老鼠在開放式的迷宮自由跑動，隨著老鼠不同的行為，啟動對應的神經細胞，也發現海馬迴主要處理著空間定位與記憶，並證明海馬迴為我們扮演著「認知地圖」以及「導航」的功能。
而〈用VR增強海馬迴θ波與η波震盪的出現〉的論文也一樣用「老鼠跑迷宮」做實驗，只是來自UCLA的Mayank Mehta博士大開腦洞，想說不如讓老鼠跑VR迷宮吧！一樣是用電極觀測老鼠海馬迴的活動，卻沒想到得到完全不同的結果，也為學習、記憶相關的認知失調症狀，比如注意力不足過動症（ADHD）、自閉症（Autism）、阿茲海默症（Alzheimer’s disease）、癲癇（Epilepsy）、憂鬱症（Depression）帶來「VR療法」的全新可能性。
神經科學研究認為，當大腦電級活動顯示為8Hz的時候（也就是θ波頻率），會與老鼠的學習和記憶能力有關（能記得迷宮的路線）。因此作了一個假設，要是我們能增強θ波，就能激發更強的學習能力，並留住更多的感知資訊，直白的說，阿茲海默症有解啦。
只不過，假設歸假設，並沒有人找到增強θ波的方法，直到這份論文的「老鼠走VR迷宮」。
為了試試VR能不能增強老鼠的θ波，於是Mehta博士為老鼠量身打造了一套VR迷宮。在VR迷宮中，老鼠能夠看到自己的四肢和影子，也盡可能地讓畫面與動作的延遲降到最低，避免老鼠產生VR暈。Mehta博士自豪地表示：
我們的VR太逼真了，栩栩如生，讓這些老鼠在VR裡活潑快樂地跳來跳去！
這套VR迷宮的逼真程度，似乎成功唬住了老鼠，牠們甚至跑到虛擬噴泉喝水，並在噴泉附近小憩，彷彿虛擬實境迷宮是真的一般。而含金量高的發現來了——比起實體的迷宮，老鼠在虛擬迷宮產生了更多的θ波！為何如此呢？
Mehta博士解釋，這可能是因為大腦在辨別真實與模擬會產生不同的作用。比如說，當你走向一道門，門會變得愈來愈大，但為什麼你不會覺得是門往你移動？答案是，大腦也會參考其他資訊，比如走路時的速度感，空氣往你皮膚移動的觸感，或是周遭物件往後移動等等，因此做出你在移動的判斷。換句話說，我們在虛擬世界的移動與真實世界是不一樣的，或許這就是θ波增強的原因。Mehta博士表示：
我們的大腦總是不間斷地在確認各種資訊。不同的θ波，可能代表大腦用了不同的方式處理虛擬環境的資訊。
不僅是θ波，Mehta博士團隊也意外發現了另一種前所未見的η波。我們知道，神經元是由細胞體和被稱為樹突（dendrites）的卷鬚連接而成，他們在量測老鼠大腦時，發現細胞體與樹突各自產生不同頻率的腦波，就是η波。這讓Mehta博士大開眼界，神經的不同部分居然各自產生了不同的波，這是新的發現。至於η波代表著什麼？Mehta博士不敢肯定，他只說：
VR科技有著巨大的潛力，讓我們進入了一個全新的領域。
「意識是什麼？」這個實驗不禁讓我想到這個古老的哲學問題。意識無法測量，也沒有實體，但卻被認為是「智慧」的根源。研究大腦的科學家相信，等到我們「破解」大腦，就能找到智慧的秘密。隨著這些實驗一步步開拓我們的視野，讓我們逐漸透過了解大腦的運作，認識了這個「意識居住之所」，進一步找到修繕它的可能性。
近幾年來，VR在醫療上的應用愈來愈多，比方說HTC VIVE的Medical VR，就是一組試圖以VR翻轉醫療產業的團隊，從解剖教學、教材開發等醫療教育，到藥物開發、疼痛管理、復健等臨床應用，目前已經有許多很棒的產學合作及成果。或許，未來UCLA的Mehta博士可以和VIVE合作，一起用VR找到治療阿茲海默症的方法。
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