如果多出一双手，你会做什么？这个想法听起来可能笨拙，像是好事过头。但一项新的研究表明，人们实际上可以适应使用额外的机械臂，就好像这些肢体是他们自己身体的一部分一样。
几十年来，科学家们一直在研究当人们操纵工具时，人类大脑是如何运作的。现在人们认为，当你拿起扳手或螺丝刀时，你的大脑会将其解释为自己手的替代品。当你挥舞一根长棍时，你的个人空间感会扩展以适应物体的整个长度，这样你就不会在转身时意外地用它 আঘাত到别人。但是，当你添加全新的身体部位，而不是仅仅改变现有身体部位的功能、形状或大小时，你对自己身体的感知会发生什么变化呢？
这个问题可能会影响新型机器人设备和虚拟现实空间的设计。许多机器人专家对构建能够赋予人类使用额外肢体能力的系统感兴趣，并有可能使人们完成需要额外手臂或腿——甚至尾巴的任务。虚拟现实为人们提供了一个机会，让他们可以尝试在现实世界中尚不可能的体验，并扮演可能看起来与他们的控制器（甚至与人类完全不同）的化身。然而，为了实用和可用，任何额外的真实或虚拟身体部位都需要融入其中，就好像它们一直都在那里一样。因此，了解这是否以及如何成为可能，对于设计现实生活中的赛博格部件和沉浸式视频游戏至关重要。
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各种实验试图确定人类对拥有额外附肢的反应。在这些测试中，研究人员为参与者配备了由橡胶制成的额外手臂、手或手指，然后在触摸真实、有感觉的额外部分的同时触摸了人造的额外部分。这些实验表明，人类可以感觉这些额外的或“超numerary”的肢体是他们身体的一部分。但是，人们是否可以有效地使用可控的新肢体组尚未得到充分研究。
这是上个月发表在《科学报告》上的新研究的目标。研究人员将参与者沉浸在一个VR环境中，该环境包括他们自己的化身——带有额外的一对虚拟机械臂，就在他们真实的胳膊下方。东京大学的机器人专家和认知科学家，研究合著者 Ken Arai 说，VR 环境对于理解人类如何适应额外的机器人身体部位至关重要。使用现实世界中的一对机械臂进行实验，其挑战在于如何使它们在没有延迟的情况下移动，正如我们的大脑对我们真实的身体部位所期望的那样。但在 VR 中，从传感器输入到虚拟手臂可见运动之间的时间延迟较短，这使得体验更真实。
参与者使用连接到他们脚和腰部的传感器来控制模拟的机械臂。在物理世界中移动小腿会触发身体那一侧的额外手臂在 VR 空间中移动。弯曲脚趾会告诉虚拟手做出抓取动作。在 VR 中操纵手臂的人也能够感觉到肢体与虚拟物体互动。例如，如果一只模拟机械手的掌心触摸到 VR 空间中的某个物体，参与者会感觉到身体同一侧的脚底受到震动。
一旦连接到 VR 设置，参与者就会投入到协调任务中，使用额外的手臂“触摸”随机位置出现的球。每次尝试后，参与者都会对诸如“我感觉虚拟机器人肢体/手臂是我的肢体/手臂”和“我感觉虚拟机器人手臂的运动正在影响我自己的运动”之类的陈述进行评分。当他们多次完成击球任务后，人们的反应变得更快——他们还报告说，对他们的新手臂感到更多的所有权和控制权。
另一项实验测试了人们对虚拟触摸做出反应而移动机械臂的速度有多快。在这里，参与者在看到虚拟物体触摸他们的人造肢体时，感觉到了脚上的震动，他们被指示将机械臂从这些物体上移开。有时，脚上物理震动的位置与虚拟球触摸肢体的位置相匹配——例如，左脚顶部的震动将指示虚拟左手背部的接触——就像他们在击球实验中所做的那样。但有时，感觉与物体在 VR 中出现的位置不符。当 VR 物体的可见位置与感觉上机器人肢体被触摸的位置一致时，参与者比感觉与物体位置不符时更快地将机器人手臂猛地移开。当在人们的真实肢体上进行相同的实验时，也观察到了这种模式。研究人员将此解释为参与者潜意识的个人空间感扩展到包括 VR 中机器人手臂周围可见区域的迹象。
总的来说，结果表明参与者感觉他们获得了全新的身体部位——而不仅仅是像添加新工具一样延长了他们现有的脚。这可能会开启虚拟和现实可能性的世界。
“在虚拟现实中，我们可以拥有任何形状或尺寸的化身，”康奈尔大学虚拟化身实验室的人机交互研究员 Andrea Stevenson Won 说，她没有参与这项研究。“你可以给自己装上翅膀，在虚拟空间中飞翔，获得这种令人欣快的体验。” 更多地了解人们对他们化身额外的身体部位的感受，将有助于研究人员设计这种体验。“人们可能如何解释不存在的化身身体，并在某种意义上像对待真实身体一样对它们做出反应，这是一个有趣的问题，”Won 补充道。
另一方面，Arai 最兴奋的是扩展人类在物理世界中可能做的事情的潜力。现有的机器人系统可以真正地借给人们额外的一双手。“也许[来自 VR 系统的]这种知识也可以应用于实际的机器人系统。这种反馈循环对于改进超numerary机器人肢体设计非常重要，”他说。“我们想为人类实现不可能的事情。如果我们想添加更多的肢体，那应该是可能的。一切都应该是可能的。”