镜子一直以来都对人们有着特殊的吸引力，自从我们早期的原始人类祖先之一在水洼中看到自己的倒影，并注意到自己内部感知的肌肉运动与视觉反馈之间存在着离奇的关联。更神秘的——或许也并非不相关——是我们作为第一批具有内省能力的灵长类动物，“反思”自身的能力。这种能力以各种不同的方式展现出来，从神话中纳喀索斯看着自己在湖中的倒影，到互联网先驱杰伦·拉尼尔发明虚拟现实，将你传送到你自己的身体之外。
有趣的是，神经科学家发现了一种新的脑细胞，称为镜像神经元，它可以让你“采纳别人的观点”，无论是字面意义上还是隐喻意义上（“我明白你的意思了”）。也许这样的神经元甚至允许你从别人的角度看待自己，因此你变得“有自知之明”，意识到自己在做什么、穿什么甚至自己是谁。这就像大脑在窥视自己的内部镜子。
我们认为所有这些能力都是理所当然的，但大约十年前，加州大学圣地亚哥分校的埃里克·L·阿尔特舒勒和史蒂夫·希利尔，以及我们中的一位（拉马钱德兰）描述了一种新的神经综合征，称为镜像失认症，患有轻微右半球中风的患者无法分辨镜子反射不是实物。令人惊讶的是，这些患者会反复尝试去触摸、拿起或抓住镜子中反射的物体（他们声称这是一个真实的物品）。在精神上，这些患者在其他方面完全正常；他们仍然对镜子及其光学性质具有抽象的知识。这样的患者让我们得以一窥现实与幻觉之间超现实的无人之境，他们帮助我们意识到我们对现实的把握是多么的脆弱。镜子既熟悉又深奥。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事。
镜子魔术（无需烟雾）
你可以玩镜子来探索它们的魔力。首先构建一个镜箱[参见对页插图]。我们最初设计这个箱子是为了治疗幻肢和中风患者（稍后会详细介绍这种疗法），但你可以自己和你的朋友一起进行有趣的实验。或者，为了快速开始，可以使用浴室药柜的旋转镜面门，或者简单地用书本或砖块支撑起一面镜子。
通常，我们的感官，例如视觉和本体感觉（肌肉和关节感觉），都处于相当良好的一致性中。来自不同感官的信息汇聚在顶叶的角回和缘上回中，在那里你构建你的“身体意象”。这两个脑回最初在猿类中融合为一个脑回（下顶叶小叶）。然而，考虑到跨模态（跨感官）互动的重要性，在人类中，该小叶变得巨大并分裂成两个。从这样不起眼的开端，我们进化成了具有高度技术复杂性的无毛猿——一种不仅可以伸手去拿花生，而且可以伸手摘星的猿。
让我们回到镜箱。首先将反射面朝右。将你的左手放在镜子的左侧，使其从视线中隐藏，并将你的右手放在右侧，使其完全模仿隐藏的左手的姿势和位置。现在看着镜子中你右手的倒影；你会感觉好像你在看着你真实的左手，即使你没有。
在看着镜子时，开始同步移动双手——画圈或张开和合拢手指，例如——使反射的手和隐藏的手保持同步。现在，这里是巧妙之处：当你继续移动右手时，停止移动左手（隐藏的手）。缓慢地移动你的右手；旋转或挥动它，并摆动你的手指，但保持你的左手静止。片刻之后，你将看到左手在移动，但感觉它仍然静止。大多数人会感到一阵惊讶；大脑厌恶矛盾。
更令人不安的是：移动你隐藏的左手，同时保持右手静止。这一次，当视觉和本体感觉“冲突”时，你会感到更大的震惊。接下来，在仍然看着镜子时，让朋友用手指抚摸你的右手。你将看到你的“虚拟左手”被抚摸——但你真实的左手，在镜子后面，并没有被触摸。在这种奇特的感官冲突中，你的左手似乎被麻醉了——因为你看到了触摸，但没有感觉到。
另一种截然不同的不协调，我们与阿尔特舒勒一起观察到，如果你通过缩小（即凹透镜）镜片看你的手（新奇商店或科学博物馆商店是购买廉价塑料片透镜的好地方）。通过这种类型的透镜观察时，手看起来比实际应该的更长更小，这感觉很奇怪。但是，如果你现在移动你的手并摆动你的手指，这种感觉会变得更加矛盾和怪异。你感觉这只手甚至不属于你；你有一种暂时的灵魂出窍的体验，仿佛你在操纵别人的手！
怪异的手
如果你在走路时通过透镜向下看你的脚，也会发生同样的情况。它们感觉又长又细又橡胶质感，好像它们与你分离了，或者你是一个巨人正在检查自己的脚。甚至我们“有意”移动手或腿，或者扎根于自己身体的感觉，也被证明是建立在不稳固的基础上的。
这些客厅游戏很有趣，但它们在理论上和临床上都具有相当大的意义。当手臂被截肢时，患者会继续生动地感觉到它的存在，这是一种称为幻肢综合征的疾病。奇怪的是，许多患者相信他们可以自由地移动他们的幻肢（“它可以接电话”、“它可以挥手告别”等等）。
这种幻觉是如何发生的？当你移动你的手时，大脑前部的运动指令中心会发出信号，沿着脊髓向下传递到身体对侧的肌肉。与此同时，指令的副本（像电子邮件抄送一样）会发送到顶叶。正如我们已经注意到的，这个区域会接收视觉和本体感觉（身体位置感觉）反馈，可以将其与运动指令进行比较，从而形成一个反馈回路以确保准确性。如果手臂丢失了，就没有本体感觉反馈，但指令的副本仍然会发送到顶叶，并被患者的大脑感知为幻肢的运动。
出于我们尚未完全理解的原因，一些患者无法移动他们的幻肢——他们说它“瘫痪了”。而且他们经常报告说幻肢疼痛或冻结在一个奇怪的、不自然的姿势。
幻肢怎么会瘫痪呢？事实证明，这些患者中的许多人都有脊髓神经根损伤，支配手臂肌肉的神经受到损伤，以至于手臂完好无损但却瘫痪了。在那段时间里，每次大脑前部的运动前区发送移动手臂的指令时，它都会收到视觉和本体感觉反馈，说“不，它没有移动”。最终，这个信息会被大脑铭记为一种“习得性瘫痪”，一种延续到幻肢中的记忆。
镜子疗法
是否有可能通过在患者每次尝试移动幻肢时给予视觉反馈来“解除”幻肢的瘫痪？这种策略能缓解疼痛吗？在1996年的一篇论文中，我们描述了使用镜箱的技术。患者将他紧握的、瘫痪的幻肢“放”在一侧，将他正常的肢体放在另一侧，然后看着镜子，同时进行镜像对称运动（张开和合拢拳头、拍手等等）。镜箱给出了幻肢已经复活，并且实际上与大脑的指令完美同步移动的视觉错觉。
令人难以置信的是，幻肢也感觉好像在移动，并且在许多患者中，痉挛感多年来首次消失。在一些患者中，幻肢完全且永久地消失了，疼痛也随之消失；这是大脑处理感官冲突的方式。（我们在同一篇论文中建议，这些程序也可能对其他疾病有帮助，例如中风或局部肌张力障碍，这是一种导致肌肉不自主收缩的神经系统疾病。）这些对幻肢的影响现在已在患者的临床试验中得到证实，并由德国曼海姆海德堡中央精神卫生研究所的神经心理学家赫塔·弗洛尔通过脑成像研究进行了优雅的探索。
幻肢疼痛已经够糟糕了，但与同样致残的疾病中风相比，它并不常见，中风是美国致残的主要原因。血管病变对从皮层到脊髓的纤维造成的损害可能导致身体对侧完全瘫痪。我们想知道中风中是否存在习得性瘫痪的成分；也许最初的肿胀和炎症会导致信号传输的暂时中断。这种中断，加上瘫痪的视觉证据，除了神经损伤引起的真正瘫痪外，还会导致一种习得性瘫痪。
1999年，我们与阿尔特舒勒合作，转向使用镜箱治疗中风瘫痪。在对九名患者进行测试后，我们发现了显著的功能恢复，考虑到中风瘫痪通常被认为是无法治愈的，这非常了不起。我们推测，因中风而变得休眠的多模式细胞（直接连接到视觉、本体感觉和运动输出的细胞——类似于镜像神经元）正在被来自镜子的错觉视觉反馈重新激活。这一结果也在由西北大学康复研究所的心理学家詹妮弗·A·史蒂文斯和德国杜塞尔多夫大学医院和戈德舍厄神经康复中心的神经学家克里斯蒂安·多勒领导的两个独立小组的对照试验中得到重复。
我们也知道，即使来自皮层的大多数运动纤维交叉到身体的对侧（即对侧），但有些纤维直接到达同侧（同侧）。长期以来，一直令人困惑的是，如果有中风，完整的纤维为什么不能“替代”受损的纤维。也许它们正在通过使用镜子来“招募”。如果是这样，我们可以得出结论，镜子（和烟雾）不仅对魔术师有用。它们还可以揭示关于大脑如何整合不同感官输入的深刻见解。同样重要的是，来自镜子或虚拟现实的视觉反馈甚至可以在临床上有用，以促进从长期以来被认为无法治愈的神经功能缺陷中恢复功能。