Pollice robotico ‘Terzo Pollice’ cambia come la mano è rappresentata nel cervello

Un team di ricercatori dell’University College London (UCL) ha dimostrato come un pollice robotico ‘Terzo Pollice’ possa cambiare come la mano è rappresentata nel cervello. I partecipanti sono stati addestrati all’uso di un pollice robotico extra, e ciò ha loro permesso di eseguire compiti destri con una mano e due pollici.

Secondo il rapporto dei ricercatori, i partecipanti hanno sempre più sentito che il Pollice faceva parte del loro corpo.

Cambiare il modo in cui vediamo le protesi

Il dispositivo si chiama Terzo Pollice, ed è stato sviluppato come parte di un progetto post-laurea al Royal College of Art. Il progetto ha lo scopo di cambiare il modo in cui vediamo le protesi, considerandole come un’estensione del corpo umano piuttosto che come un sostituto.

Il designer Dain Clode ha iniziato a sviluppare il dispositivo prima di unirsi al team di neuroscienziati della professoressa Tamar Makin all’UCL. Il team stava indagando su come il cervello possa adattarsi all’aumento del corpo.

La professoressa Makin è l’autore principale dello studio.

“L’aumento del corpo è un campo in crescita volto a estendere le nostre capacità fisiche, ma ci manca una chiara comprensione di come il nostro cervello possa adattarsi”, afferma Makin. “Studiando le persone che utilizzano il Terzo Pollice di Dani, abbiamo cercato di rispondere a domande chiave su come il cervello umano possa supportare un corpo extra e su come la tecnologia potrebbe influenzare il nostro cervello”.

Il Terzo Pollice è stampato in 3D, il che significa che può essere personalizzato. Viene indossato sul lato della mano opposto al pollice dell’utente e viene controllato dall’utente attraverso sensori di pressione attaccati alla parte inferiore dei loro piedi. I sensori sono connessi wireless al Pollice e controllano entrambi i movimenti del Pollice rispondendo ai cambiamenti di pressione dell’utente.

Lo studio

Lo studio ha coinvolto 20 partecipanti che sono stati addestrati all’uso del dispositivo nel corso di un periodo di cinque giorni. Sono stati incoraggiati a portarlo a casa e a utilizzarlo nella vita quotidiana, il che ha comportato da due a sei ore di utilizzo al giorno. I 20 partecipanti sono stati confrontati con un gruppo di controllo di 10 partecipanti che indossavano una versione statica del dispositivo.

L’addestramento ha comportato compiti che hanno aiutato a migliorare la cooperazione tra la mano e il Pollice, come ad esempio raccogliere più palline o bicchieri di vino con una mano. Gli utenti hanno dimostrato la capacità di imparare rapidamente e l’addestramento ha aiutato a migliorare il loro controllo motorio, la destrezza e la coordinazione tra mano e pollice.

“Il nostro studio mostra che le persone possono imparare rapidamente a controllare un dispositivo di aumento e utilizzarlo a loro vantaggio, senza pensarci troppo”, afferma Clode. “Abbiamo visto che, utilizzando il Terzo Pollice, le persone hanno cambiato i loro movimenti naturali della mano e hanno anche riferito che il pollice robotico si sentiva come parte del loro corpo”.

Aumento del corpo

Paulina Kieliba è l’autore principale dello studio.

“L’aumento del corpo potrebbe un giorno essere prezioso per la società in molti modi, come ad esempio consentire a un chirurgo di lavorare senza un assistente o a un lavoratore di fabbrica di lavorare più efficientemente”, afferma Kieliba. “Questo tipo di lavoro potrebbe rivoluzionare il concetto di protesi e potrebbe aiutare qualcuno che può utilizzare solo una mano a fare tutto con quella mano. Ma per arrivare a questo, dobbiamo continuare a studiare le complesse e interdisciplinari domande su come questi dispositivi interagiscono con il nostro cervello”.

Attraverso scansioni fMRI, i ricercatori hanno trovato cambiamenti significativi nella rappresentazione della mano aumentata nella corteccia sensorimotoria del cervello. I cambiamenti non sembrano essere a lungo termine, poiché le scansioni effettuate una settimana dopo hanno mostrato che i cambiamenti nell’area della mano del cervello erano scomparsi.

“Il nostro studio è il primo a indagare l’uso di un dispositivo di aumento al di fuori di un laboratorio”, afferma Kieliba. “È il primo studio di aumento condotto su più giorni di addestramento prolungato e il primo ad avere un gruppo di controllo non addestrato. Il successo del nostro studio mostra il valore della collaborazione tra neuroscienziati, designer e ingegneri, per garantire che i dispositivi di aumento facciano il meglio delle nostre capacità di apprendimento e adattamento del cervello, e che possano essere utilizzati in modo sicuro”.

“L’evoluzione non ci ha preparato all’uso di un corpo extra, e abbiamo trovato che per estendere le nostre capacità in modi nuovi e inaspettati, il cervello dovrà adattare la rappresentazione del corpo biologico”, aggiunge Makin.