人間の脳が新たな身体部位に適応する柔軟性を発見(PKU Researchers Find the Human Brain Flexible in Adapting to New Limbs)

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2026-06-15 北京大学(PKU)

北京大学心理・認知科学学院の畢彦超教授と魏坤琳教授らの研究チームは、人間の脳が進化の過程で経験していない新たな身体部位を学習によって受け入れられることを明らかにした。研究成果は『Cell Reports』に掲載された。研究では、参加者がVR(仮想現実)空間内で自身の腕を「翼」として操作し、飛行課題を行う訓練を7日間で4回実施した。モーションセンサーで捉えた腕の動きを翼の羽ばたきに変換し、高度を制御する仕組みを用いた。訓練後のfMRI解析では、身体部位の認識に関わる後頭側頭皮質(OTC)が翼の画像に対してより強く反応するようになり、翼を新たな身体部位カテゴリーとして認識し始めたことが確認された。さらに、多変量パターン解析により、右OTCにおける翼の神経表現が人間の上肢の表現に近づいたことが判明した。また、右OTCと運動関連の前頭頭頂ネットワークとの機能的結合も強化され、翼の視覚表現が身体運動システムと統合されたことが示された。これらの結果は、人間の脳が進化上存在しなかった身体部位であっても短期間の訓練によって身体表象へ取り込める高い可塑性を持つことを示している。本研究は、身体拡張技術、装着型ロボット義肢、ブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)、および身体性を備えた人工知能の開発に重要な知見を提供する成果である。

人間の脳が新たな身体部位に適応する柔軟性を発見(PKU Researchers Find the Human Brain Flexible in Adapting to New Limbs)
Experimental overview

<関連情報>

仮想飛行体験は翼を見たときの神経反応を変化させる Virtual flying experience changes neural responses to seeing wings

Ziyi Xiong ∙ Yiyang Cai ∙ Xiaosha Wang ∙ Kunlin Wei ∙ Yanchao Bi
Cell Reports  Published: May 7, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117320

Highlights

  • VR enables embodiment of illusionary wings through upper-limb control
  • Occipitotemporal cortex shows wing-enhanced activation and limb-like representation
  • Wing images evoke enhanced occipitotemporal-frontoparietal functional coupling
  • Human visual system incorporates wings as effectors via functional-semantic coding

Summary

The human brain visually processes body parts in the occipitotemporal cortex (OTC), a category-selective organization proposed to reflect evolutionary salience. Using virtual reality (VR), we investigated how the OTC adapts to artificial body parts—virtual wings—that transcend evolutionary constraints. Participants underwent a week of VR training (four sessions), learning to control virtual wings via upper-limb movements with simulated visual feedback of flight. Comparing pre- and post-VR neural responses to wing images shows changes in the OTC, characterized by (1) increased bilateral wing-selective activation, (2) enhanced multi-voxel representational similarity between wings and upper limbs in the right OTC, and (3) strengthened task-dependent functional coupling (psychophysiological interaction) of wing stimuli between the right OTC and frontoparietal high-level somatosensory and motor associate regions. These findings show that the OTC incorporates illusionary effectors into body representations that transcend lower-level sensorimotor congruence, highlighting its role in the abstract, functional-semantic coding of visual inputs.

医療・健康
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