Ngón tay cái robot ‘Thứ ba’ thay đổi cách não bộ đại diện cho tay

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học London (UCL) đã chứng minh cách một ngón tay cái robot ‘Thứ ba’ có thể thay đổi cách não bộ đại diện cho tay. Các cá nhân đã được đào tạo để sử dụng một ngón tay cái robot extra, và nó cho phép họ thực hiện các nhiệm vụ khéo léo với một tay có hai ngón tay cái.

Theo báo cáo của các nhà nghiên cứu báo cáo, các tham gia ngày càng cảm thấy như ngón tay cái là một phần của cơ thể họ.

Thay đổi cách chúng ta nhìn vào Prosthetics

Thiết bị này được gọi là Third Thumb, và nó được phát triển như một phần của dự án sau đại học tại Royal College of Art. Dự án này nhằm thay đổi cách chúng ta nhìn vào prosthetics, xem những công nghệ này như một phần mở rộng của cơ thể con người chứ không phải là một sự thay thế.

Nhà thiết kế Dain Clode đầu tiên bắt đầu phát triển thiết bị trước khi tham gia nhóm các nhà khoa học thần kinh của Giáo sư Tamar Makin tại UCL. Nhóm này đang điều tra cách não bộ có thể thích nghi với việc tăng cường cơ thể.

Giáo sư Makin là tác giả chính của nghiên cứu.

“Tăng cường cơ thể là một lĩnh vực đang phát triển nhằm mở rộng khả năng thể chất của chúng ta, nhưng chúng ta thiếu một sự hiểu biết rõ ràng về cách não bộ có thể thích nghi với nó”, Makin nói. “Bằng cách nghiên cứu những người sử dụng ngón tay cái robot của Dani, chúng tôi muốn trả lời các câu hỏi chính về việc não bộ con người có thể hỗ trợ một bộ phận cơ thể extra hay không, và cách công nghệ này có thể ảnh hưởng đến não bộ của chúng ta.”

Ngón tay cái Third Thumb được in 3D, điều này có nghĩa là nó có thể được tùy chỉnh. Nó được đeo trên phía bên của tay đối diện với ngón tay cái của người dùng, và nó được điều khiển bởi người dùng thông qua các cảm biến áp lực gắn vào phía dưới của chân họ. Các cảm biến này được kết nối không dây với ngón tay cái, và cả hai đều kiểm soát các chuyển động khác nhau của ngón tay cái bằng cách phản ứng với sự thay đổi áp lực từ người dùng.

Nghiên cứu

Nghiên cứu này liên quan đến 20 người tham gia được đào tạo để sử dụng thiết bị trong một khoảng thời gian năm ngày. Họ được khuyến khích mang nó về nhà và sử dụng nó trong cuộc sống hàng ngày, điều này dẫn đến hai đến sáu giờ đeo mỗi ngày. Những người tham gia này được so sánh với một nhóm đối chứng gồm 10 người tham gia khác đeo một phiên bản tĩnh của thiết bị.

Đào tạo bao gồm các nhiệm vụ giúp tăng cường hợp tác giữa tay và ngón tay cái, bao gồm việc nhặt nhiều quả bóng hoặc ly rượu vang bằng một tay. Người dùng đã chứng minh khả năng học nhanh, và đào tạo giúp họ cải thiện thành công khả năng kiểm soát vận động, khéo léo và phối hợp tay-ngón tay cái.

“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy người dùng có thể nhanh chóng học cách điều khiển một thiết bị tăng cường và sử dụng nó cho lợi ích của họ, mà không cần phải suy nghĩ quá nhiều”, Clode nói. “Chúng tôi thấy rằng khi sử dụng ngón tay cái Third Thumb, người dùng thay đổi các chuyển động tay tự nhiên của họ, và họ cũng báo cáo rằng ngón tay cái robot cảm giác như một phần của cơ thể họ.”

Tăng cường cơ thể

Paulina Kieliba là tác giả chính của nghiên cứu.

“Tăng cường cơ thể có thể một ngày nào đó trở nên có giá trị cho xã hội theo nhiều cách, chẳng hạn như cho phép một bác sĩ phẫu thuật không cần trợ lý, hoặc một công nhân nhà máy có thể làm việc hiệu quả hơn”, Kieliba nói. “Dòng nghiên cứu này có thể cách mạng hóa khái niệm về prosthetics, và nó có thể giúp một người chỉ có thể sử dụng một tay, để làm mọi việc với tay đó. Nhưng để đạt được điều đó, chúng ta cần tiếp tục nghiên cứu các câu hỏi phức tạp, liên ngành về cách các thiết bị này tương tác với não bộ của chúng ta.”

Thông qua các quét fMRI, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy những thay đổi đáng kể về cách tay được tăng cường được đại diện trong não bộ. Những thay đổi này dường như không phải là lâu dài, vì các quét một tuần sau đó cho thấy các thay đổi trong khu vực tay của não bộ đã giảm đi.

“Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên điều tra việc sử dụng một thiết bị tăng cường ngoài phòng thí nghiệm. Đây là nghiên cứu đầu tiên về tăng cường được thực hiện trong nhiều ngày đào tạo kéo dài, và đây cũng là nghiên cứu đầu tiên có một nhóm đối chứng chưa được đào tạo”, Kieliba nói. “Sự thành công của nghiên cứu của chúng tôi cho thấy giá trị của việc các nhà khoa học thần kinh làm việc chặt chẽ với các nhà thiết kế và kỹ sư, để đảm bảo rằng các thiết bị tăng cường tận dụng tối đa khả năng học hỏi và thích nghi của não bộ, đồng thời đảm bảo rằng các thiết bị tăng cường có thể được sử dụng an toàn.”

“Sự tiến hóa chưa chuẩn bị cho chúng ta sử dụng một bộ phận cơ thể extra, và chúng ta đã tìm thấy rằng để mở rộng khả năng của chúng ta theo những cách mới và không ngờ, não bộ sẽ cần phải thích nghi với đại diện của cơ thể sinh học”, Makin thêm.