鏡子一直以來都對人們有著特殊的吸引力，自從我們早期的原始人類祖先之一在水窪中看到自己的倒影，並注意到自己內部感知的肌肉運動與視覺反饋之間存在著離奇的關聯。更神秘的——或許也並非不相關——是我們作為第一批具有內省能力的靈長類動物，“反思”自身的能力。這種能力以各種不同的方式展現出來，從神話中納喀索斯看著自己在湖中的倒影，到網際網路先驅杰倫·拉尼爾發明虛擬現實，將你傳送到你自己的身體之外。
有趣的是，神經科學家發現了一種新的腦細胞，稱為映象神經元，它可以讓你“採納別人的觀點”，無論是字面意義上還是隱喻意義上（“我明白你的意思了”）。也許這樣的神經元甚至允許你從別人的角度看待自己，因此你變得“有自知之明”，意識到自己在做什麼、穿什麼甚至自己是誰。這就像大腦在窺視自己的內部鏡子。
我們認為所有這些能力都是理所當然的，但大約十年前，加州大學聖地亞哥分校的埃裡克·L·阿爾特舒勒和史蒂夫·希利爾，以及我們中的一位（拉馬錢德蘭）描述了一種新的神經綜合徵，稱為映象失認症，患有輕微右半球中風的患者無法分辨鏡子反射不是實物。令人驚訝的是，這些患者會反覆嘗試去觸控、拿起或抓住鏡子中反射的物體（他們聲稱這是一個真實的物品）。在精神上，這些患者在其他方面完全正常；他們仍然對鏡子及其光學性質具有抽象的知識。這樣的患者讓我們得以一窺現實與幻覺之間超現實的無人之境，他們幫助我們意識到我們對現實的把握是多麼的脆弱。鏡子既熟悉又深奧。
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鏡子魔術（無需煙霧）
你可以玩鏡子來探索它們的魔力。首先構建一個鏡箱[參見對頁插圖]。我們最初設計這個箱子是為了治療幻肢和中風患者（稍後會詳細介紹這種療法），但你可以自己和你的朋友一起進行有趣的實驗。或者，為了快速開始，可以使用浴室藥櫃的旋轉鏡面門，或者簡單地用書本或磚塊支撐起一面鏡子。
通常，我們的感官，例如視覺和本體感覺（肌肉和關節感覺），都處於相當良好的一致性中。來自不同感官的資訊匯聚在頂葉的角回和緣上回中，在那裡你構建你的“身體意象”。這兩個腦回最初在猿類中融合為一個腦回（下頂葉小葉）。然而，考慮到跨模態（跨感官）互動的重要性，在人類中，該小葉變得巨大並分裂成兩個。從這樣不起眼的開端，我們進化成了具有高度技術複雜性的無毛猿——一種不僅可以伸手去拿花生，而且可以伸手摘星的猿。
讓我們回到鏡箱。首先將反射面朝右。將你的左手放在鏡子的左側，使其從視線中隱藏，並將你的右手放在右側，使其完全模仿隱藏的左手的姿勢和位置。現在看著鏡子中你右手的倒影；你會感覺好像你在看著你真實的左手，即使你沒有。
在看著鏡子時，開始同步移動雙手——畫圈或張開和合攏手指，例如——使反射的手和隱藏的手保持同步。現在，這裡是巧妙之處：當你繼續移動右手時，停止移動左手（隱藏的手）。緩慢地移動你的右手；旋轉或揮動它，並擺動你的手指，但保持你的左手靜止。片刻之後，你將看到左手在移動，但感覺它仍然靜止。大多數人會感到一陣驚訝；大腦厭惡矛盾。
更令人不安的是：移動你隱藏的左手，同時保持右手靜止。這一次，當視覺和本體感覺“衝突”時，你會感到更大的震驚。接下來，在仍然看著鏡子時，讓朋友用手指撫摸你的右手。你將看到你的“虛擬左手”被撫摸——但你真實的左手，在鏡子後面，並沒有被觸控。在這種奇特的感官衝突中，你的左手似乎被麻醉了——因為你看到了觸控，但沒有感覺到。
另一種截然不同的不協調，我們與阿爾特舒勒一起觀察到，如果你透過縮小（即凹透鏡）鏡片看你的手（新奇商店或科學博物館商店是購買廉價塑膠片透鏡的好地方）。透過這種型別的透鏡觀察時，手看起來比實際應該的更長更小，這感覺很奇怪。但是，如果你現在移動你的手並擺動你的手指，這種感覺會變得更加矛盾和怪異。你感覺這隻手甚至不屬於你；你有一種暫時的靈魂出竅的體驗，彷彿你在操縱別人的手！
怪異的手
如果你在走路時透過透鏡向下看你的腳，也會發生同樣的情況。它們感覺又長又細又橡膠質感，好像它們與你分離了，或者你是一個巨人正在檢查自己的腳。甚至我們“有意”移動手或腿，或者紮根於自己身體的感覺，也被證明是建立在不穩固的基礎上的。
這些客廳遊戲很有趣，但它們在理論上和臨床上都具有相當大的意義。當手臂被截肢時，患者會繼續生動地感覺到它的存在，這是一種稱為幻肢綜合徵的疾病。奇怪的是，許多患者相信他們可以自由地移動他們的幻肢（“它可以接電話”、“它可以揮手告別”等等）。
這種幻覺是如何發生的？當你移動你的手時，大腦前部的運動指令中心會發出訊號，沿著脊髓向下傳遞到身體對側的肌肉。與此同時，指令的副本（像電子郵件抄送一樣）會發送到頂葉。正如我們已經注意到的，這個區域會接收視覺和本體感覺（身體位置感覺）反饋，可以將其與運動指令進行比較，從而形成一個反饋迴路以確保準確性。如果手臂丟失了，就沒有本體感覺反饋，但指令的副本仍然會發送到頂葉，並被患者的大腦感知為幻肢的運動。
出於我們尚未完全理解的原因，一些患者無法移動他們的幻肢——他們說它“癱瘓了”。而且他們經常報告說幻肢疼痛或凍結在一個奇怪的、不自然的姿勢。
幻肢怎麼會癱瘓呢？事實證明，這些患者中的許多人都有脊髓神經根損傷，支配手臂肌肉的神經受到損傷，以至於手臂完好無損但卻癱瘓了。在那段時間裡，每次大腦前部的運動前區傳送移動手臂的指令時，它都會收到視覺和本體感覺反饋，說“不，它沒有移動”。最終，這個資訊會被大腦銘記為一種“習得性癱瘓”，一種延續到幻肢中的記憶。
鏡子療法
是否有可能透過在患者每次嘗試移動幻肢時給予視覺反饋來“解除”幻肢的癱瘓？這種策略能緩解疼痛嗎？在1996年的一篇論文中，我們描述了使用鏡箱的技術。患者將他緊握的、癱瘓的幻肢“放”在一側，將他正常的肢體放在另一側，然後看著鏡子，同時進行映象對稱運動（張開和合攏拳頭、拍手等等）。鏡箱給出了幻肢已經復活，並且實際上與大腦的指令完美同步移動的視覺錯覺。
令人難以置信的是，幻肢也感覺好像在移動，並且在許多患者中，痙攣感多年來首次消失。在一些患者中，幻肢完全且永久地消失了，疼痛也隨之消失；這是大腦處理感官衝突的方式。（我們在同一篇論文中建議，這些程式也可能對其他疾病有幫助，例如中風或區域性肌張力障礙，這是一種導致肌肉不自主收縮的神經系統疾病。）這些對幻肢的影響現在已在患者的臨床試驗中得到證實，並由德國曼海姆海德堡中央精神衛生研究所的神經心理學家赫塔·弗洛爾透過腦成像研究進行了優雅的探索。
幻肢疼痛已經夠糟糕了，但與同樣致殘的疾病中風相比，它並不常見，中風是美國致殘的主要原因。血管病變對從皮層到脊髓的纖維造成的損害可能導致身體對側完全癱瘓。我們想知道中風中是否存在習得性癱瘓的成分；也許最初的腫脹和炎症會導致訊號傳輸的暫時中斷。這種中斷，加上癱瘓的視覺證據，除了神經損傷引起的真正癱瘓外，還會導致一種習得性癱瘓。
1999年，我們與阿爾特舒勒合作，轉向使用鏡箱治療中風癱瘓。在對九名患者進行測試後，我們發現了顯著的功能恢復，考慮到中風癱瘓通常被認為是無法治癒的，這非常了不起。我們推測，因中風而變得休眠的多模式細胞（直接連線到視覺、本體感覺和運動輸出的細胞——類似於映象神經元）正在被來自鏡子的錯覺視覺反饋重新啟用。這一結果也在由西北大學康復研究所的心理學家詹妮弗·A·史蒂文斯和德國杜塞爾多夫大學醫院和戈德舍厄神經康復中心的神經學家克里斯蒂安·多勒領導的兩個獨立小組的對照試驗中得到重複。
我們也知道，即使來自皮層的大多數運動纖維交叉到身體的對側（即對側），但有些纖維直接到達同側（同側）。長期以來，一直令人困惑的是，如果有中風，完整的纖維為什麼不能“替代”受損的纖維。也許它們正在透過使用鏡子來“招募”。如果是這樣，我們可以得出結論，鏡子（和煙霧）不僅對魔術師有用。它們還可以揭示關於大腦如何整合不同感官輸入的深刻見解。同樣重要的是，來自鏡子或虛擬現實的視覺反饋甚至可以在臨床上有用，以促進從長期以來被認為無法治癒的神經功能缺陷中恢復功能。