Использование роботизированного «третьего большого пальца» может повлиять на то, как рука воспринимается мозгом, говорится в новом исследовании, проведённом учёными из Университетского колледжа Лондона (University College London).
Экспериментаторы обучили людей пользоваться роботизированным дополнительным большим пальцем и обнаружили, что те способны эффективно выполнять задачи на ловкость, например, строить башню из блоков одной рукой (теперь с двумя большими пальцами). В журнале Science Robotics исследователи сообщают, что участники, обученные пользоваться роботизированным большим пальцем, постепенно всё больше ощущали его как часть своего тела.
Дизайнерка Дэни Клод (Dani Clode) начала разработку устройства под названием «Третий большой палец» в рамках отмеченного наградами проекта выпускников Королевского колледжа искусств (Royal College of Art). Позже её пригласили присоединиться к команде нейробиологов под руководством профессорки Тамар Макин (Tamar Makin) из UCL, изучавшей, как мозг может адаптироваться к дополнению тела.
«Третий большой палец» печатается на 3D-принтере, что облегчает его изготовление на заказ, и носится рядом с мизинцем, то есть на стороне кисти, противоположной той, где расположен настоящий большой палец. Пользователь управляет робопальцем с помощью двух датчиков давления, прикреплённых к нижней стороне больших пальцев ног. Соединение с дополнительным большим пальцем беспроводное, оба датчика на ногах управляют различными движениями протеза, мгновенно реагируя на едва заметные изменения давления со стороны пользователя.
В рамках исследования 20 участников обучались использованию искусственного большого пальца на протяжении пяти дней, в течение которых им также предлагалось брать протез домой каждый день после обучения, чтобы использовать его в повседневной жизни, в общей сложности от двух до шести часов ношения в день.
Во время ежедневных занятий в лаборатории участники тренировались использовать дополнительный большой палец, концентрируясь на задачах, помогающих увеличить связь между их рукой и лишним пальцем. Например, нужно было поднимать одной рукой несколько мячей или бокалов с вином. Участники быстро освоили основы использования дополнительного большого пальца, а тренировки позволили им успешно улучшить двигательный контроль, ловкость и координацию «рука-палец».
— Технология «дополнения тела» (body augmentation) может однажды оказаться полезной для общества во многих отношениях, например, дать возможность хирургу обходиться без ассистента или рабочему на фабрике работать более эффективно. Это направление работы может произвести революцию в концепции протезирования и помочь человеку, который постоянно или временно может пользоваться только одной рукой, делать этой рукой всё. Но чтобы достичь этого, нам необходимо продолжить исследования сложных междисциплинарных вопросов о том, как эти устройства взаимодействуют с нашим мозгом,
Исследователи сканировали мозг участников с помощью МРТ до и после обучения — когда участники шевелили только своими пальцами и когда использовали дополнительный большой. Исследователи обнаружили тонкие, но значительные изменения в том, как рука, которая дополнялась «третьим большим пальцем», была представлена в сенсомоторной коре мозга: мозг считывал протез как настоящий палец.
Через неделю некоторые из участников были просканированы снова, и изменения в области представления кистей рук в их мозге уменьшились, что говорит о том, что эти изменения могут быть краткосрочными. Хотя для подтверждения этого вывода необходимы дополнительные исследования.
— Наше исследование — первое, в котором использование устройства для аугментации тела изучалось вне лаборатории. Успех нашего исследования показывает ценность тесного сотрудничества нейробиологов с дизайнерами и инженерами для обеспечения того, чтобы устройства дополнения тела максимально использовали способность нашего мозга к обучению и адаптации, а также для обеспечения безопасности использования устройств аугментации,
