Roboottinen ‘Kolmas Peukalo’ Muuttaa, Miten Käsi Esitetään Aivoissa

Lontoon yliopiston (UCL) tutkijaryhmä on osoittanut, miten robotti-“Kolmas Peukalo” voi muuttaa, miten käsi esitetään aivoissa. Yksilöitä koulutettiin käyttämään robotti-lisäpeukaloa, ja se mahdollisti heidän suorittaa taitavia tehtäviä yhdellä kädellä kahdella peukalolla.

Tutkijoiden raportin mukaan osallistujat alkoivat yhä enemmän tuntea peukalon osaksi omaa kehoaan.

Muuttamassa Tapaa, Jolla Katsomme Proteeseja

Laite on nimeltään Kolmas Peukalo, ja se kehitettiin osana jatko-opiskeluhanketta Royal College of Art -taidekorkeakoulussa. Hankkeen tavoitteena on muuttaa tapaa, jolla katsomme proteeseja, ja nähdä nämä teknologiat ihmiskehon laajennuksena eikä korvikkeena.

Suunnittelija Dain Clode aloitti laitteen kehittämisen ennen liittymistään professori Tamar Makinin neurotieteilijöiden ryhmään UCL:ssa. Ryhmä tutki, miten aivot voivat sopeutua kehon laajennukseen.

Professori Makin oli tutkimuksen pääkirjoittaja.

“Kehon laajennus on kasvava ala, jossa pyritään laajentamaan fyysisiä kykyjämme, mutta meillä ei ole selkeää ymmärrystä siitä, miten aivot voivat sopeutua siihen,” Makin sanoo. “Tutkimalla ihmisiä, jotka käyttävät Danin älykkäästi suunniteltua Kolmatta Peukaloa, pyrimme vastaamaan avainkysymyksiin siitä, voivatko ihmisaivot tukea ylimääräistä kehon osaa ja miten teknologia voi vaikuttaa aivoihimme.”

Kolmas Peukalo on 3D-tulostettu, mikä tarkoittaa, että se voidaan räätälöidä. Se kiinnitetään käden sivulle, joka on vastakkainen kuin käyttäjän peukalo, ja se ohjataan käyttäjän paineenantoja jalankorkeudessa olevien anturien avulla. Anturit ovat langattomasti kytketty peukalon ja ohjaavat eri liikkeitä peukalossa reagoimalla käyttäjän paineenmuutoksiin.

Tutkimus

Tutkimukseen osallistui 20 osallistujaa, jotka koulutettiin laitteen käyttöön viiden päivän ajan. Heidät rohkaistiin ottamaan laite kotiin ja käyttämään sitä päivittäisessä elämässä, mikä johti kahden ja kuuden tunnin käyttöaikaan päivässä. Nämä 20 osallistujaa verrattiin 10:een kontrolliryhmään, joka käytti staattista laitteen versiota.

Koulutus käsitti tehtäviä, jotka auttoivat lisäämään yhteistyötä käden ja peukalon välillä, kuten useiden pallojen tai viinilasien nostamista yhdellä kädellä. Käyttäjät osoittivat kykyä oppia nopeasti, ja koulutus auttoi heitä parantamaan motorista hallintaa, taituruutta ja käsi-peukalon koordinaatiota.

“Tutkimuksemme osoittaa, että ihmiset voivat nopeasti oppia ohjaamaan laitetta ja käyttää sitä hyväkseen ilman, että he ajattelevat sitä liikaa,” Clode sanoo. “Havaitsemme, että kun ihmiset käyttävät Kolmatta Peukaloa, he muuttavat luonnollisia käden liikkeitään, ja he myös kertovat, että robotti-peukalo tuntuu osana omaa kehoaan.”

Keon Laajennus

Paulina Kieliba on tutkimuksen ensisijainen kirjoittaja.

“Kehon laajennus voi olla arvokas yhteiskunnalle monin tavoin, kuten mahdollistamalla kirurgille toimia ilman avustajaa tai tehdastyöntekijälle työskennellä tehokkaammin,” Kieliba sanoo. “Tämä työ voi vallankumouskella proteesien käsitteen ja auttaa henkilöä, joka voi vain tilapäisesti tai pysyvästi käyttää yhtä kättä, tekemään kaiken sillä kädellä. Mutta päästäksemme sinne, meidän on jatkettava tutkimusta monimutkaisista, monitieteellisistä kysymyksistä siitä, miten nämä laitteet vuorovaikuttavat aivojemme kanssa.”

Aivotutkimuksissa tutkijat löysivät merkittäviä muutoksia siihen, miten laajennettu käsi esitettiin aivojen sensorimotorisessa aivokuoressa. Muutokset eivät näyttäneet olevan pitkäaikaisia, sillä tutkimukset viikon kuluttua osoittivat, että muutokset aivojen käden alueella olivat hävinneet.

“Tutkimuksemme on ensimmäinen, joka tutkii laitteen käyttöä laboratorion ulkopuolella. Se on ensimmäinen laajennustutkimus, joka on suoritettu useiden päivien ajan ja ensimmäinen, jossa on ollut koulutettu vertailuryhmä,” Kieliba sanoo. “Tutkimuksen onnistuminen osoittaa neurotieteilijöiden, suunnittelijoiden ja insinöörien läheisen yhteistyön arvon, jotta laitteet hyödyttävät aivojen kykyä oppia ja sopeutua, samalla varmistetaan, että laitteet voidaan käyttää turvallisesti.”

“Evoluutio ei ole valmistanut meitä käyttämään ylimääräistä kehon osaa, ja olemme havainneet, että kehittääksemme uusia ja odottamattomia taitoja, aivojen on sopeutettava biologisen kehon esitystapaa,” Makin lisää.