로봇 ‘제 3의 엄지’는 뇌에서 손이 어떻게 표현되는지 변경

런던 대학교 대학원(UCL)의 연구팀은 로봇 ‘제 3의 엄지’가 손이 뇌에서 어떻게 표현되는지 변경할 수 있음을 보여주었다. 개인들은 로봇의 추가 엄지를 사용하도록 훈련되었으며, 이는 하나의 손으로 두 개의 엄지로 민첩한 작업을 수행할 수 있도록 ermöglicht.

연구자들의 보고서에 따르면, 참가자들은 점점 더 엄지가 자신의 몸的一部分인 것처럼 느꼈다.

보청기 관점의 변화

이 장치는 제 3의 엄지라고 불리며, 로열 칼리지 오브 아트의 대학원 프로젝트의 일부로 개발되었다. 이 프로젝트는 보청기를 인간 몸의 확장으로 보지 않고, 대체로 보는 방식을 변경하는 것을 목표로 한다.

디자이너 데인 클로데(Dain Clode)는 UCL의 신경과학자 팀인 타마르 마킨(Tamar Makin) 교수의 팀에 합류하기 전에 이미 이 장치를 개발하기 시작했다. 이 팀은 몸의 확장이 뇌에 어떻게 적응하는지 조사하고 있었다.

마킨 교수는 이 연구의 주도자였다.

“몸의 확장은 우리의 신체 능력을 확장하는 것을 목표로 하는 성장하는 분야이나, 우리는 아직도 이 기술이 어떻게 우리의 뇌에 적응하는지에 대한 명확한 이해가 없다”고 마킨은 말했다. “우리는 다니의 지능적으로 설계된 제 3의 엄지를 사용하는 사람들을 연구함으로써, 인간의 뇌가 추가적인 신체 부위를 지원할 수 있는지, 그리고 이 기술이 우리의 뇌에 어떤 영향을 미칠지에 대한 주요 질문에 답변하려고 했다.”

제 3의 엄지는 3D 프린팅으로 제작되며, 이는 사용자 맞춤형으로 제작될 수 있다. 이는 사용자의 엄지와 반대편에 착용되며, 사용자의 발에 부착된 압력 센서를 통해 제어된다. 센서는 무선으로 엄지와 연결되어 있으며, 사용자의 압력 변화를 감지하여 엄지의 다양한 동작을 제어한다.

연구

이 연구는 20명의 참가자들이 5일 동안 이 장치를 사용하도록 훈련되었다. 참가자들은 이 장치를 집으로 가져가서 일상 생활에서 사용하도록 khuyến장되었으며, 이는 하루에 2~6시간의 착용 시간으로 결과되었다. 이 20명의 참가자는 정적 버전의 장치를 착용한 10명의 대조군과 비교되었다.

훈련에는 손과 엄지의 협력을 증가시키는 작업이 포함되어 있었다. 이는 하나의 손으로 여러 개의 공이나 와인 글ラス를 잡는 것을 포함한다. 사용자들은 빠르게 학습할 수 있는 능력을 보여주었으며, 훈련은 그들의 운동 제어, 민첩성, 손-엄지 협력을 성공적으로 향상시켰다.

“우리의 연구는 사람들이 추가적인 신체 부위를 빠르게 학습할 수 있으며, 이를 사용하여 이익을 얻을 수 있음을 보여준다”고 클로데는 말했다. “우리는 사람들이 제 3의 엄지를 사용할 때, 자연스러운 손 동작을 변경하며, 또한 로봇 엄지가 자신의 몸の一部分인 것처럼 느꼈다고 보고했다.”

몸의 확장

폴리나 키엘리바(Paulina Kieliba)는 이 연구의 공동 저자이다.

“몸의 확장은 언젠가 사회에 다양한 방식으로 유용할 수 있다”고 키엘리바는 말했다. “예를 들어, 외과의사가 보조를 필요로 하지 않거나, 공장 노동자가 더 효율적으로 일할 수 있도록 도와줄 수 있다. 이 연구는 보청기 개념을 혁신할 수 있으며, 한 손만 사용할 수 있는 사람에게 모든 것을 할 수 있도록 도와줄 수 있다. 그러나 이를 위해서는 이러한 장치가 우리의 뇌와 어떻게 상호작용하는지에 대한 복잡한, 상호disciplinary 질문을 계속 연구해야 한다.”

연구자들은 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 스캔을 통해, 확장된 손이 뇌의 감각운동 피질에서 어떻게 표현되는지에 대한重大한 변화를 발견했다. 그러나 이러한 변화는 장기적이지 않은 것으로 나타났다. 1주일 후에 실시한 스캔에서는 뇌의 손 영역에서 변경 사항이消失한 것으로 나타났다.

“우리의 연구는 실험실 밖에서 추가적인 신체 부위를 사용하는 첫 번째 연구이다”고 키엘리바는 말했다. “이는 여러 날에 걸친 훈련을 통해 추가적인 신체 부위를 사용하는 첫 번째 연구이며, 비훈련 대조군을 포함하는 첫 번째 연구이다. 우리의 연구의 성공은 신경과학자, 디자이너, 엔지니어가 함께 일하여, 우리의 뇌가 학습하고 적응하는 능력을 최대한 활용하면서, 또한 이러한 장치가 안전하게 사용될 수 있도록 보장하는 가치가 있음을 보여준다.”

“진화는 우리에게 추가적인 신체 부위를 사용하도록 준비시켜주지 않았다”고 마킨은 추가로 말했다. “우리는 우리의 능력을 새로운 방식으로 확장하기 위해, 뇌가 생물학적 몸의 표현을 변경해야 할 필요가 있음을 발견했다.”