Niedawne eksperymenty ze sztucznym kciukiem przyniosły zaskakujące rezultaty. Naukowcy wyposażyli uczestników badań w dodatkowy kciuk, kontrolowany za pomocą palców stopy. Ochotnicy z zaskakującą łatwością opanowali używanie protezy, wykonując złożone zadania, takie jak budowanie wież z drewnianych klocków jedną ręką lub mieszanie kawy, trzymając ją w dłoni. Ale, co najciekawsze, skany mózgu pokazały, że obecność dodatkowego palca zmieniła sposób, w jaki ręka była reprezentowana w korze ruchowej mózgu.

Nowe badania opierają się na wielokrotnie nagradzanym projekcie Dani Clode z Royal College of Art. Opracowała ona urządzenie zwane „Trzecim kciukiem”, by zmienić sposób postrzegania protetyki, która według niej powinna służyć nie tylko do zastąpienia utraconych funkcji, jak chociażby proteza utraconej dłoni, ale też do zyskania nowych. Jej dodatkowym kciukiem zainteresowali się neuronaukowcy z University College London (UCL), którzy chcieli zbadać, czy mózg może przystosować się do dodatkowego palca.

Trzeci kciuk

– Powiększanie czy rozszerzanie ciała to rozwijająca się dziedzina mająca na celu poszerzenie naszych zdolności fizycznych, ale brakuje nam jasnego zrozumienia, w jaki sposób nasze mózgi mogą się do tego przystosować. Badając ludzi korzystających ze sprytnie zaprojektowanego trzeciego kciuka, staraliśmy się odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące tego, czy ludzki mózg może wspierać dodatkową część ciała i jak ta technologia może na niego wpływać – powiedziała Tamar Makin z UCL Institute of Cognitive Neuroscience, główna autorka badań, które ukazały się na łamach pisma „Science Robotics” (DOI: 10.1126/scirobotics.abd7935).

Trzeci kciuk to dodatkowy kciuk montowany za małym palcem dłoni. Wytwarzany jest przy pomocy technologii druku 3D, co ułatwia dostosowanie jego rozmiarów do konkretnego użytkownika. Trzeci kciuk kontrolowany jest za pomocą czujników nacisku przymocowanych do spodniej strony obu dużych palców stóp. Czujniki łączą się bezprzewodowo z kciukiem, reagując na subtelne zmiany nacisku. Jedna stopa odpowiada za zginanie, druga z przywodzenie i odwodzenie.

Treningi z protezą

Na potrzeby badania 20 uczestników zostało przeszkolonych w używaniu dodatkowego kciuka. Ochotnicy używali go w codziennych sytuacjach, co daje łącznie od dwóch do sześciu godzin korzystania z dodatkowego palca dziennie. Druga grupa 10 osób, która w tym samym czasie nosiła statyczną wersję trzeciego kciuka, pełniła rolę grupy kontrolnej.

Podczas codziennych sesji uczestnicy byli zachęcani do koncentrowania się na zadaniach, takich jak podnoszenie wielu piłek lub kieliszków do wina w jednej ręce jednocześnie, które mogłyby zwiększyć współpracę między ich ręką, a dodatkowym kciukiem. Nauka korzystania z protezy przebiegła bardzo szybko, a codzienny trening pozwolił uczestnikom poprawiać kontrolę motoryczną, zręczność i koordynację ręki z nowym kciukiem.

– Nasze badanie pokazały, że ludzie mogą szybko nauczyć się sterować urządzeniem wspomagającym i używać go dla własnej korzyści, bez zbytniego zastanawiania się. Widzieliśmy, że podczas używania trzeciego kciuka ludzie zmieniali swoje naturalne ruchy dłoni, a także zgłaszali, że robotyczny kciuk wydawał się być częścią ich własnego ciała – powiedziała Clode.

– Augmentacja ciała może pewnego dnia być cenna na wiele sposobów, na przykład umożliwiając chirurgowi radzenie sobie bez asystenta lub pomagać pracownikowi fabryki. Te prace mogą zrewolucjonizować koncepcję protetyki, ale by to osiągnąć, musimy kontynuować badania o tym, jak te urządzenia współdziałają z naszymi mózgami – podkreśliła Paulina Kieliba z UCL Institute of Cognitive Neuroscience, współautorka badań.

Zmiany w mózgu

Przed i po przygodzie z trzecim kciukiem badacze skanowali mózgi uczestników za pomocą funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI). Podczas wykonywania skanów uczestnicy nie mieli protezy kciuka. W badaniach tych naukowcy odkryli subtelne, ale znaczące zmiany w sposobie, w jaki ręka wzmocniona trzecim kciukiem była reprezentowana w korze ruchowej mózgu.

W naszych mózgach, jak przyznali badacze, każdy palec jest reprezentowany osobno, inaczej niż pozostałe palce. Wśród uczestników badania wzorzec aktywności mózgu odpowiadający poszczególnym palcom stał się bardziej podobny, rozmyty. Tydzień później niektórzy uczestnicy zostali przeskanowani ponownie, a zmiany w ich mózgu ustąpiły, co sugeruje, że mogą one nie być długotrwałe, chociaż potrzebne są dalsze badania, aby to potwierdzić.

– Nasze badanie jest pierwszym, w którym wykorzystano urządzenia wspomagające ciało poza laboratorium. Jest to też pierwsze badanie sprawdzające augmentację ciała w ciągu wielu dni długotrwałego treningu i pierwsze, w którym uczestniczyła nieprzeszkolona grupa porównawcza. Sukces tego badania wskazuje na dużą wartość bliskiej współpracy neuronaukowców z projektantami i inżynierami, przez co dołączane do ciała urządzenia wspomagające maksymalnie wykorzystają zdolność naszego mózgu do uczenia się i adaptacji, a jednocześnie zapewnią bezpieczeństwo – wskazała Kieliba.

 

 

Źródło: University College London
5 1 vote
Article Rating