Роботический ‘Третий Бигус’ Изменяет То, Как Рука Представлена В Мозге

Команда исследователей из Университетского колледжа Лондона (UCL) продемонстрировала, как роботический ‘Третий Бигус’ может изменить то, как рука представлена в мозге. Люди были обучены использовать роботический дополнительный бигус, и это позволило им выполнять ловкие задачи с одной рукой и двумя бигусами.

Согласно отчету исследователей, участники все больше чувствовали, что Бигус является частью их тела.

Изменение То, Как Мы Смотрим На Протезы

Устройство называется Третий Бигус, и оно было разработано в рамках постдипломного проекта в Королевской колледже искусств. Проект направлен на изменение того, как мы смотрим на протезы, рассматривая эти технологии как расширение человеческого тела, а не его замену.

Дизайнер Дейн Клод впервые начал разрабатывать устройство до того, как присоединился к команде нейробиологов профессора Тамар Макин в UCL. Команда исследовала, как мозг может адаптироваться к расширению тела.

Профессор Макин была основным автором исследования.

“Расширение тела – это растущая область, направленная на расширение наших физических возможностей, но у нас нет четкого понимания того, как наш мозг может адаптироваться к этому”, – говорит Макин. “Изучая людей, использующих умно разработанный Третий Бигус Дани, мы стремились ответить на ключевые вопросы о том, может ли человеческий мозг поддерживать дополнительную часть тела, и как это технология может повлиять на наш мозг”.

Третий Бигус напечатан на 3D-принтере, что означает, что его можно настроить. Он носится на стороне руки, противоположной бигусу пользователя, и управляется пользователем через датчики давления, прикрепленные к нижней части их ног. Датчики беспроводным образом подключены к Бигусу, и они оба контролируют разные движения Бигуса, реагируя на изменения давления от пользователя.

Исследование

Исследование включало 20 участников, которые были обучены использовать устройство в течение пятидневного периода. Им было предложено взять его домой и использовать в повседневной жизни, что привело к 2-6 часам ношения каждый день. Эти 20 участников были сравнены с дополнительной группой из 10 контрольных участников, которые носили статическую версию устройства.

Обучение включало задачи, которые помогали увеличить сотрудничество между рукой и Бигусом, включая подъем нескольких мячей или стаканов для вина одной рукой. Пользователи продемонстрировали способность быстро учиться, и обучение помогло им успешно улучшить контроль над движением, ловкость и координацию руки и Бигуса.

“Наше исследование показывает, что люди могут быстро научиться контролировать устройство расширения и использовать его для своей выгоды, не задумываясь”, – говорит Клод. “Мы увидели, что при использовании Третьего Бигуса люди меняли свои естественные движения руки, и они также сообщили, что роботический бигус чувствовался как часть их собственного тела”.

Расширение Тела

Паулина Келиба является основным автором исследования.

“Расширение тела может быть ценным для общества во многих отношениях, таких как позволение хирургу обходиться без помощника или工厂 рабочему работать более эффективно”, – говорит Келиба. “Эта линия работы может революционизировать концепцию протезов и может помочь кому-то, кто может использовать только одну руку, делать все с этой рукой. Но чтобы добиться этого, нам нужно продолжать исследовать сложные, междисциплинарные вопросы о том, как эти устройства взаимодействуют с нашим мозгом”.

С помощью сканирования фМРТ исследователи обнаружили значительные изменения в том, как расширенная рука представлена в сенсомоторной коре мозга. Эти изменения, кажется, не были долгосрочными, поскольку сканирование через неделю показало, что изменения в области руки мозга уменьшились.

“Наше исследование – первое, которое изучает использование устройства расширения вне лаборатории. Это первое исследование по расширению, проводимое в течение нескольких дней интенсивного обучения, и первое, у которого есть несформированная сравнительная группа”, – сказала Келиба. “Успех нашего исследования показывает ценность тесного сотрудничества между нейробиологами, дизайнерами и инженерами, чтобы обеспечить, что устройства расширения максимально используют способность нашего мозга к обучению и адаптации, а также обеспечивают безопасное использование этих устройств”.

“Эволюция не подготовила нас к использованию дополнительной части тела, и мы обнаружили, что для расширения наших возможностей в новых и неожиданных способах мозг должен адаптировать представление биологического тела”, – добавила Макин.