Il "terzo pollice" robotico cambia il modo in cui la mano viene rappresentata nel cervello

Un team di ricercatori dell'University College London (UCL) ha dimostrato come un "terzo pollice" robotico può cambiare il modo in cui la mano è rappresentata nel cervello. Gli individui sono stati addestrati a utilizzare un pollice extra robotico e ha permesso loro di svolgere compiti abili con una mano con due pollici. 

Secondo i ricercatori rapporto, i partecipanti sentivano sempre più che il pollice faceva parte del loro corpo. 

Cambiare il modo in cui vediamo le protesi 

Il dispositivo si chiama Third Thumb ed è stato sviluppato come parte di un progetto post-laurea presso il Royal College of Art. Il progetto mira a cambiare il modo in cui vediamo le protesi, vedendo queste tecnologie come un'estensione del corpo umano piuttosto che un sostituto. 

Il designer Dain Clode ha iniziato a sviluppare il dispositivo prima di unirsi al team di neuroscienziati del professor Tamar Makin all'UCL. Il team stava studiando come il cervello può adattarsi all'aumento del corpo. 

Il professor Makin è stato 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 ad esso", afferma Makin. "Studiando le persone che utilizzano il terzo pollice di Dani, progettato in modo intelligente, abbiamo cercato di rispondere a domande chiave sul fatto che il cervello umano possa supportare una parte del corpo in più e su come la tecnologia potrebbe influire sul 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 ed è controllato dall'utente tramite sensori di pressione attaccati alla parte inferiore dei piedi. I sensori sono collegati in modalità wireless al pollice ed entrambi controllano diversi movimenti del pollice rispondendo ai cambiamenti di pressione da parte dell'utente.

Lo studio 

Lo studio ha coinvolto 20 partecipanti che sono stati addestrati a utilizzare il dispositivo per un periodo di cinque giorni. Sono stati incoraggiati a portarlo a casa e ad usarlo nella vita di tutti i giorni, il che ha comportato da due a sei ore di utilizzo al giorno. Quei 20 partecipanti sono stati confrontati con un gruppo aggiuntivo di 10 partecipanti di controllo che indossano una versione statica del dispositivo.

La formazione prevedeva compiti che aiutavano ad aumentare la cooperazione tra la mano e il pollice, incluso raccogliere più palline o bicchieri di vino con una mano. Gli utenti hanno dimostrato la capacità di apprendere rapidamente e la formazione li ha aiutati a migliorare con successo il controllo motorio, la destrezza e la coordinazione mano-pollice. 

"Il nostro studio mostra che le persone possono imparare rapidamente a controllare un dispositivo di potenziamento e usarlo a proprio vantaggio, senza pensarci troppo", afferma Clode. "Abbiamo visto che durante l'utilizzo del terzo pollice, le persone hanno cambiato i loro movimenti naturali della mano e hanno anche riferito che il pollice robotico sembrava parte del proprio corpo".

Aumento del corpo

Paulina Kieliba è la prima autrice dello studio. 

"L'aumento del corpo potrebbe un giorno essere prezioso per la società in molti modi, come consentire a un chirurgo di cavarsela senza un assistente o a un operaio di lavorare in modo più efficiente", afferma Kieliba. “Questa linea di lavoro potrebbe rivoluzionare il concetto di protesi e potrebbe aiutare qualcuno che permanentemente o temporaneamente può usare solo una mano, a fare tutto con quella mano. Ma per arrivarci, dobbiamo continuare a ricercare le complicate questioni interdisciplinari su come questi dispositivi interagiscono con il nostro cervello».

Attraverso scansioni fMRI, i ricercatori hanno trovato cambiamenti significativi nel modo in cui la mano aumentata era rappresentata nella corteccia sensomotoria del cervello. I cambiamenti non sembravano essere a lungo termine, poiché le scansioni una settimana dopo hanno mostrato che i cambiamenti nell'area della mano del loro cervello si erano attenuati. 

“Il nostro studio è il primo a indagare sull'uso di un dispositivo di potenziamento al di fuori di un laboratorio. È il primo studio sull'aumento condotto su più giorni di allenamento prolungato e il primo ad avere un gruppo di confronto non addestrato", ha detto Kieliba. "Il successo del nostro studio dimostra il valore dei neuroscienziati che lavorano a stretto contatto con progettisti e ingegneri, per garantire che i dispositivi di potenziamento sfruttino al massimo la capacità di apprendimento e adattamento del nostro cervello, garantendo al contempo che i dispositivi di potenziamento possano essere utilizzati in sicurezza".

"L'evoluzione non ci ha preparato a utilizzare una parte del corpo in più, e abbiamo scoperto che per estendere le nostre capacità in modi nuovi e inaspettati, il cervello dovrà adattare la rappresentazione del corpo biologico", ha aggiunto Makin.