Degetul robotic “Al treilea deget” schimbă modul în care mâna este reprezentată în creier

O echipă de cercetători de la University College London (UCL) a demonstrat cum un deget robotic “Al treilea deget” poate schimba modul în care mâna este reprezentată în creier. Persoanele au fost instruite să utilizeze un deget robotic suplimentar, și acesta le-a permis să efectueze sarcini dexterale cu o mână și cu doi degeti.

Conform raportului cercetătorilor, participanții au început să se simtă tot mai mult ca și cum Degetul ar fi parte a corpului lor.

Schimbarea modului în care privim protezele

Dispozitivul se numește Al treilea deget, și a fost dezvoltat ca parte a unui proiect de masterat la Royal College of Art. Proiectul are ca scop schimbarea modului în care privim protezele, considerând aceste tehnologii ca o extensie a corpului uman, și nu ca o înlocuire.

Designerul Dain Clode a început să dezvolte dispozitivul înainte de a se alătura echipei profesorului Tamar Makin, neuroștiințifician la UCL. Echipa a investigat modul în care creierul poate adapta corpul la extensii.

Profesorul Makin a fost autorul principal al studiului.

“Extensia corpului este un domeniu în creștere, care are ca scop extinderea capacităților noastre fizice, însă ne lipsesc cunoștințele clare despre modul în care creierul nostru poate adapta aceste extensii”, spune Makin. “Prin studierea oamenilor care utilizează Degetul lui Dani, am căutat să răspundem la întrebări cheie despre capacitatea creierului uman de a suporta un membru suplimentar, și despre modul în care tehnologia poate afecta creierul nostru.”

Al treilea deget este imprimat în 3D, ceea ce înseamnă că poate fi personalizat. Este purtat pe partea mâinii opusă degetului utilizatorului, și este controlat de utilizator prin senzori de presiune atașați pe partea inferioară a picioarelor. Senzorii sunt conectați wireless la Deget, și ambele controlează mișcările Degetului prin răspuns la schimbările de presiune de la utilizator.

Studiul

Studiul a implicat 20 de participanți care au fost instruiți să utilizeze dispozitivul pe o perioadă de cinci zile. Li s-a încurajat să îl ia acasă și să îl utilizeze în viața de zi cu zi, ceea ce a rezultat în două până la șase ore de purtare pe zi. Cei 20 de participanți au fost comparați cu un grup suplimentar de 10 participanți de control care au purtat o versiune statică a dispozitivului.

Instruirea a implicat sarcini care au ajutat la creșterea cooperării dintre mână și Deget, inclusiv ridicarea mai multor bile sau pahare de vin cu o mână. Utilizatorii au demonstrat o capacitate de a învăța rapid, și instruirea i-a ajutat să își îmbunătățească controlul motor, dexteritatea și coordonarea mâinii-Deget.

“Studiul nostru arată că oamenii pot învăța rapid să controleze un dispozitiv de extensie și să îl utilizeze în beneficiul lor, fără a se gândi prea mult”, spune Clode. “Am văzut că, în timp ce utilizau Al treilea deget, oamenii și-au schimbat mișcările naturale ale mâinii, și au raportat, de asemenea, că degetul robotic a părut a fi parte a corpului lor.”

Extensia corpului

Paulina Kieliba este autorul principal al studiului.

“Extensia corpului ar putea fi valoroasă pentru societate în multe moduri, cum ar fi permiterea unui chirurg să lucreze fără asistent, sau a unui muncitor din fabrică să lucreze mai eficient”, spune Kieliba. “Această linie de lucru ar putea revoluționa conceptul de proteză, și ar putea ajuta pe cineva care poate utiliza doar o mână, să facă totul cu acea mână. Dar pentru a ajunge acolo, trebuie să continuăm cercetarea întrebărilor complexe și interdisciplinare despre modul în care aceste dispozitive interacționează cu creierul nostru.”

Prin intermediul scanărilor fMRI, cercetătorii au descoperit schimbări semnificative în modul în care mâna extinsă a fost reprezentată în cortexul senzorial al creierului. Schimbările nu au părut a fi pe termen lung, deoarece scanările efectuate o săptămână mai târziu au arătat că schimbările în zona mâinii din creier au dispărut.

“Studiul nostru este primul care investighează utilizarea unui dispozitiv de extensie în afara unui laborator. Este primul studiu de extensie care a fost efectuat pe parcursul mai multor zile de instruire prelungită, și primul care are un grup de control neantrenat”, a spus Kieliba. “Reușita studiului nostru demonstrează valoarea colaborării strânse între neuroștiințificieni, designeri și ingineri, pentru a asigura că dispozitivele de extensie fac cel mai bun uz din capacitatea creierului nostru de a învăța și de a se adapta, și pentru a asigura, de asemenea, că dispozitivele de extensie pot fi utilizate în siguranță.”

“Evoluția nu ne-a pregătit să utilizăm un membru suplimentar, și am descoperit că, pentru a extinde capacitățile noastre în moduri noi și neașteptate, creierul va trebui să adapteze reprezentarea corpului biologic”, a adăugat Makin.