@ 2021.05.26 , 00:14

佩戴机械附肢后,大脑迅速改写了“操作系统”

科学家和工程师制造了一根“机械拇指”,可以连接到我们的手上——效果类似六指→https://www.sciencealert.com/images/2021-05/hello-hand.jpg
真正奇妙的是,研究使用“第三拇指”(人本来长有两根拇指)的人群,发现了令人惊讶的结果——在短短几天内,使用该拇指的人能够自然地操作它来完成复杂的任务,如用木块建塔,或单手端着咖啡杯的同时,搅拌咖啡。

不仅如此,神经扫描显示,"第三拇指" 的存在实际上改变了大脑,甚至当额外的附属物被取下时也是如此:连接机器拇指仅几天,就改变了大脑对血肉手指的操作系统。

这里发生的事情对于了解我们身体与工具、机器人设备和假肢的关系至关重要。虽然这些增强功能的方法可能非常有用,但我们需要弄清它们对我们大脑的影响。

"我们的研究表明,人们可以迅速学会控制一个增强装置,并为他们的利益而使用它,而不需要过度思考。"英国伦敦大学学院(UCL)的设计师和研究技术人员Dani Clode说,正是他制造了第三拇指。

"我们看到,在使用第三拇指时,人们改变了自然手部动作,他们还报告说,机器拇指感觉像是他们自己身体的一部分。"

3D打印的拇指提供了两个运动自由度,并通过大脚趾的压力进行无线控制。这项研究召集了20名愿意接受额外拇指的人,并要求他们在五天内每天佩戴六个小时——完成预设的训练任务和日常生活任务。

这些程序侧重于运动控制、协调和灵活性,旨在教他们如何凭直觉使用第三只拇指。

志愿者们即使在分心或被蒙住眼睛的情况下也能成功使用拇指,并报告说有强烈的体现感。

一些参与者在第三拇指实验前后还接受了fMRI扫描,在分析他们的大脑时,他们的手指一个接一个地移动——尽管出于安全原因,扫描时志愿者没有安装第三拇指。

扫描结果显示,大脑对有额外拇指的那只手的各个手指的表述已经变得不那么明显——感觉运动皮层(处理感觉和运动信息的地方)中各自的神经活动区域的界线已经开始模糊。

"进化没有为我们准备好额外身体部分的空间,我们发现,为了以新的和意想不到的方式扩展我们的能力,大脑将需要调整生物体的表现。"来自UCL的神经科学家Tamar Makin说。

虽然你可能会觉得网球拍或螺丝刀在一段时间后也会成为你身体的一部分,但到目前为止,观察大脑扫描的研究并不能完全支持这一点——就大脑而言,这些额外的附属物被认为是独立的,它可以分辨出手和工具的区别。

研究人员观察到的结果更接近于我们在钢琴家身上看到的情况——长期训练导致大脑对手指的表述发生变化,它们之间的区别更小。

这是一个需要进一步调查的关系,因为我们早晚会开发更多先进的机器人和假肢来增强我们的自然身体——这有很大的潜力,但需要对它进行更多的研究。

同样来自UCL的神经科学家Paulina Kieliba说:"身体增强技术有朝一日可以在许多方面制造社会价值,例如使外科医生在没有助手的情况下也能顺利工作,或者使工厂工人更有效率。

"这项工作可以彻底改变假肢的概念,它可以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。但是为了达到这个目的,我们需要继续研究这些设备如何与我们的大脑互动的复杂的跨学科问题。"

这项研究已经发表在《科学机器人》上。

https://www.sciencealert.com/attaching-a-third-thumb-rejigs-the-brain-s-representation-of-our-hands


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已打赏蛋友(1): 执翻剂先
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