Robotisk ‘Tredje Tommel’ Ændrer, Hvordan Hånden Representeres i Hjernen

Et hold af forskere fra University College London (UCL) har demonstreret, hvordan en robotisk ‘Tredje Tommel’ kan ændre, hvordan hånden repræsenteres i hjernen. Deltagerne blev trænet til at bruge en robotisk ekstra tommel, og det enablede dem til at udføre finmotoriske opgaver med én hånd med to tommer.

Ifølge forskernes rapport, følte deltagerne mere og mere, at Tomlen var en del af deres krop.

Ændrer Vores Syn på Proteser

Enheden kaldes Tredje Tommel, og den blev udviklet som en del af et postgraduate-projekt på Royal College of Art. Projektet sigter mod at ændre vores syn på proteser, ved at se disse teknologier som en udvidelse af den menneskelige krop i stedet for en erstatning.

Designer Dain Clode begyndte at udvikle enheden, før han sluttede sig til professor Tamar Makins hold af neuroforskere på UCL. Holdet undersøgte, hvordan hjernen kan tilpasse sig kropsforlængelse.

Professor Makin var hovedforfatter af studiet.

“Kropsforlængelse er et voksende felt, der sigter mod at udvide vores fysiske evner, men vi mangler en klar forståelse af, hvordan vores hjerner kan tilpasse sig det,” siger Makin. “Ved at studere mennesker, der bruger Danis cleverly-designede Tredje Tommel, søger vi at besvare nøglespørgsmål om, hvorvidt den menneskelige hjerne kan understøtte en ekstra kropsdel, og hvordan teknologien kan påvirke vores hjerne.”

Tredje Tommel er 3D-printet, hvilket betyder, at den kan tilpasses. Den bæres på siden af hånden, der er modsat brugerens tommel, og den styres af brugeren via tryksensorer, der er monteret på undersiden af deres fødder. Sensorerne er trådløst forbundet til Tomlen, og de kontrollerer forskellige bevægelser af Tomlen ved at reagere på trykændringer fra brugeren.

Studiet

Studiet omfattede 20 deltagere, der blev trænet til at bruge enheden over en periode på fem dage. De blev opmuntret til at tage den med hjem og bruge den i daglig liv, hvilket resulterede i to til seks timers brug hver dag. Disse 20 deltagere blev sammenlignet med en ekstra gruppe på 10 kontrol-deltagere, der bar en statisk version af enheden.

Træningen omfattede opgaver, der hjalp med at øge samarbejdet mellem hånden og Tomlen, herunder at samle flere bolde eller vin-glas med én hånd. Brugerne demonstrerede en evne til at lære hurtigt, og træningen hjalp dem med at forbedre deres motoriske kontrol, finmotorik og hånd-Tomle-koordination.

“Vores studie viser, at mennesker kan lære at kontrollere en forlængelsesenhed og bruge den til deres fordel, uden at tænke for meget,” siger Clode. “Vi så, at mens de brugte Tredje Tommel, ændrede mennesker deres naturlige håndbevægelser, og de rapporterede også, at den robotiske tommel føltes som en del af deres egen krop.”

Kropsforlængelse

Paulina Kieliba er hovedforfatter af studiet.

“Kropsforlængelse kan en dag være værdifuld for samfundet på mange måder, såsom at enable en kirurg til at klare sig uden en assistent, eller en fabriksarbejder til at arbejde mere effektivt,” siger Kieliba. “Denne type arbejde kan revolutionere konceptet med proteser, og det kan hjælpe en person, der permanent eller midlertidigt kun kan bruge én hånd, til at gøre alt med den hånd. Men for at nå dertil, må vi fortsætte med at undersøge de komplekse, tværfaglige spørgsmål om, hvordan disse enheder interagerer med vores hjerner.”

Gennem fMRI-scans fandt forskerne betydelige ændringer i, hvordan den forlængede hånd repræsenteredes i hjernens sensorimotoriske cortex. Ændringerne syntes ikke at være langvarige, da scans en uge senere viste, at ændringerne i deres hjernens håndområde var aftaget.

“Vores studie er den første, der undersøger brugen af en forlængelsesenhed uden for et laboratorium. Det er den første forlængelsesstudie, der er gennemført over flere dage med længerevarende træning, og den første, der har en u-trænet sammenligningsgruppe,” siger Kieliba. “Studiets succes viser værdien af, at neuroforskere arbejder tæt sammen med designere og ingeniører, for at sikre, at forlængelsesenheder udnytter vores hjerners evne til at lære og tilpasse sig, samtidig med at de kan bruges sikkert.”

“Evolution har ikke forberedt os på at bruge en ekstra kropsdel, og vi har fundet ud af, at for at udvide vores evner på nye og uventede måder, må hjernen tilpasse sig repræsentationen af den biologiske krop,” tilføjer Makin.