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

Команда исследователей в Университетском колледже Лондона (UCL) продемонстрировала, как роботический ‘Третий Бигль’ может изменить то, как рука представлена в мозге. Люди были обучены использовать роботический дополнительный бигль, и он позволил им выполнять ловкие задачи с одной рукой и двумя биглями.

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

Изменение Способа, Каким Мы Смотрим На Протезы

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

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

Профессор Макин был ведущим автором исследования.

“Аугментация 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 спроектированный Третий Бигль Дани, мы стремились ответить на ключевые вопросы о том, может ли человеческий мозг поддерживать дополнительную часть тела, и как технология может повлиять на наш мозг.”

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

Исследование

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

Обучение включало задачи, которые помогали увеличить сотрудничество между рукой и Биглем, включая подбор нескольких мячей или бокалов для вина одной рукой. Пользователи продемонстрировали способность быстро учиться, и обучение помогло им успешно улучшить контроль над двигательными функциями, ловкостью и координацией руки и Бигля.

“Наше исследование показывает, что люди могут быстро научиться контролировать устройство аугментации и использовать его в своих интересах, не задумываясь”, – говорит Клод. “Мы увидели, что при использовании Третьего Бигля люди меняли свои естественные движения руки, и они также сообщили, что роботический бигль чувствовался как часть их собственного тела.”

Аугментация Тела

Полина Келиба является первым автором исследования.

“Аугментация тела может однажды быть ценной для общества во многих отношениях, таких как позволить хирургу обходиться без помощника или рабочему на заводе 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 аугментированная рука представлена в сенсомоторной коре мозга. Изменения, казалось, не были долгосрочными, поскольку сканирование через неделю показало, что изменения в области руки мозга уменьшились.

“Наше исследование является первым, которое изучает использование устройства аугментации вне лаборатории. Это первое исследование аугментации, проведенное в течение нескольких дней интенсивного обучения, и первое, в котором есть несформированная сравнительная группа”, – сказала Келиба. “Успех нашего исследования показывает ценность тесного сотрудничества нейробиологов с дизайнерами и инженерами, чтобы обеспечить, что устройства аугментации максимально используют способность нашего мозга к обучению и адаптации, а также обеспечить, что устройства аугментации могут быть использованы безопасно.”

“Эволюция не подготовила нас к использованию дополнительной части тела, и мы обнаружили, что для расширения наших возможностей новыми и неожиданными способами мозгу нужно адаптировать представление биологического тела”, – добавила Макин.