机器人“第三拇指”改变大脑对手的表示方式

伦敦大学学院（UCL）的一组研究人员展示了如何使用机器人“第三拇指”来改变大脑对手的表示方式。参与者接受训练使用机器人额外拇指，并能够用一只手完成灵活的任务，相当于有两个拇指。

根据研究人员的报告，参与者越来越觉得拇指是他们身体的一部分。

改变我们对假肢的看法

该设备被称为第三拇指，是在皇家艺术学院的研究生项目中开发的。该项目旨在改变我们对假肢的看法，将这些技术视为人体的扩展，而不是替代品。

设计师Dain Clode在加入UCL神经科学家Tamar Makin教授的团队之前开始开发该设备。该团队正在研究大脑如何适应身体增强。

Makin教授是该研究的首席作者。

“身体增强是一个快速发展的领域，旨在扩展我们的身体能力，但我们缺乏对大脑如何适应它的清晰理解，”Makin说。“通过研究人们使用Dani巧妙设计的第三拇指，我们试图回答关于人类大脑是否可以支持额外身体部位以及该技术可能如何影响我们的大脑的关键问题。”

第三拇指是3D打印的，可以根据需要定制。它佩戴在手的侧面，相对于用户的拇指，通过脚底的压力传感器控制。传感器通过无线连接到拇指，并通过对用户的压力变化做出反应来控制拇指的不同运动。

研究

该研究涉及20名参与者，他们在五天内接受了使用该设备的训练。他们被鼓励将其带回家并在日常生活中使用，结果每天佩戴2-6小时。这些20名参与者与另外10名控制参与者组成的对照组进行了比较，后者佩戴的是静态版本的设备。

训练包括帮助手和拇指之间提高合作的任务，包括用一只手拾起多个球或酒杯。用户展示了快速学习的能力，训练帮助他们成功提高了运动控制、灵活性和手拇指协调性。

“我们的研究表明，人们可以快速学习控制增强设备并将其用于自己的利益，而无需过度思考，”Clode说。“我们看到，使用第三拇指时，人们改变了他们自然的手部运动，并报告说机器人拇指感觉像他们自己的身体的一部分。”

身体增强

Paulina Kieliba是该研究的第一作者。

“身体增强可能有一天会以多种方式为社会带来价值，例如使外科医生无需助手或工厂工人更高效地工作，”Kieliba说。“这项工作可能会改变假肢的概念，并帮助那些永久或暂时只能使用一只手的人用那只手做所有事情。但是，要实现这一点，我们需要继续研究这些设备与大脑交互作用的复杂、跨学科问题。”

通过功能性磁共振成像（fMRI）扫描，研究人员发现了对增强手的表示方式在大脑的感觉运动皮层中发生了显著的变化。这些变化似乎不是长期的，因为一周后进行的扫描显示，大脑手部区域的变化已经消失。

“我们的研究是第一个在实验室外研究增强设备的使用的研究。这是第一个跨多天进行的增强研究，并且是第一个具有未经训练的对照组的研究，”Kieliba说。“我们的研究的成功表明，神经科学家与设计师和工程师密切合作的价值，以确保增强设备充分利用大脑的学习和适应能力，同时确保增强设备可以安全使用。”

“进化并没有让我们准备好使用额外的身体部位，我们发现，要以新的和意想不到的方式扩展我们的能力，大脑需要适应生物体的表示，”Makin补充说。