«Третий большой палец» меняет представление мозга о руке.

Использование роботизированного «третьего большого пальца» способно повлиять на то, как мозг воспринимает нашу руку, говорится в новом исследовании, проведенном учеными Калифорнийского университета.

Команда обучила людей пользоваться бионическим дополнительным большим пальцем и обнаружила, что они смогли эффективнее выполнять задачи на ловкость, например, строить башню из блоков, одной рукой (теперь с двумя большими пальцами). В журнале Science Robotics исследователи сообщили, что участники, обученные пользоваться дополнительным большим пальцем, все больше ощущали его как часть своего тела.

Дизайнер Дэни Клоуд начала разработку устройства под названием «Третий большой палец» в рамках отмеченного наградами проекта выпускников Королевского колледжа искусств, стремясь пересмотреть наше отношение к протезированию: не только компенсация утраченной функции, но и расширение возможностей человеческого тела. Позже ее пригласили присоединиться к команде нейробиологов профессора Тамар Макин в Калифорнийском университете, которые изучали, как мозг может адаптироваться к увеличению количества частей тела.

Профессор Макин (UCL Institute of Cognitive Neuroscience), ведущий автор исследования, сказала: «Расширение возможностей тела — это развивающаяся область, направленная на расширение наших физических возможностей, однако у нас нет четкого понимания того, как наш мозг может адаптироваться к подобному. Изучая людей, использующих сконструированный Дэни «третий большой палец», мы попытались ответить на ключевые вопросы о том, может ли человеческий мозг поддерживать контроль дополнительной части тела и как эта технология может повлиять на наш мозг».

«Третий палец» изготовлен методом трехмерной печати, что облегчает его производство по индивидуальному заказу, и носится на стороне руки, противоположной настоящему большому пальцу пользователя, рядом с мизинцем. Пользователь управляет им с помощью сенсоров давления, прикрепленных к ноге. Связь осуществляется с помощью Bluetooth-передатчика, оба сенсора в ботинке управляют различными движениями большого пальца, мгновенно реагируя на едва заметные изменения давления со стороны пользователя.

В рамках исследования 20 участников обучались использованию большого пальца в течение пяти дней, в течение которых им также предлагалось брать большой палец домой каждый день после обучения, чтобы использовать его в повседневной жизни. В общей сложности участники носили устройство от двух до шести часов в день. Этих участников сравнили с дополнительной группой из 10 контрольных участников, которые носили статическую версию большого пальца, проходя такое же обучение.

Во время ежедневных занятий в лаборатории участники тренировались использовать большой палец, концентрируясь на задачах, которые помогали улучшить взаимодействие между родной рукой и большим пальцем, например, поднимать одной рукой несколько мячей или бокалов с вином. Они быстро освоили основы использования большого пальца, а тренировки позволили им развить двигательный контроль, ловкость и координацию «рука-палец». Участники даже смогли использовать большой палец, когда их отвлекали, строя башню из деревянных блоков во время решения математических задач или с завязанными глазами.

Дизайнер Дэни Клоуд (Институт когнитивной нейронауки UCL и Dani Clode Design), которая входила в основную исследовательскую группу, сказала: «Наше исследование показывает, что люди могут быстро научиться управлять устройством, расширяющим возможности тела и использовать его в своих интересах, не задумываясь. Мы увидели, что при использовании «Третьего пальца» люди изменили свои естественные движения рук, а также сообщили, что роботизированный большой палец ощущается как часть их собственного тела».

Автор исследования, Паулина Келиба (UCL Institute of Cognitive Neuroscience), поведала: «Расширение возможностей тела может однажды оказаться полезным для общества во многих отношениях. Например, дать возможность хирургу обходиться без ассистента или рабочему на фабрике работать более эффективно. Это направление исследований может произвести революцию в концепции протезирования и помочь человеку, который постоянно или временно может пользоваться только одной рукой, делать все этой рукой. Но чтобы достичь подобного, нам нужно продолжать изучать сложные междисциплинарные вопросы о том, как эти устройства взаимодействуют с нашим мозгом».

До и после обучения исследователи сканировали мозг участников с помощью МРТ, в то время как участники двигали пальцами по отдельности (во время нахождения в сканере на них не был надет «Третий палец»). Исследователи обнаружили тонкие, но значительные изменения в том, как рука, дополненная третьим большим пальцем, была представлена в сенсомоторной коре мозга. В нашем мозге каждый палец представлен отдельно от других; у участников исследования картина активности мозга, соответствующая каждому отдельному пальцу, стала менее отчетливой.

Через неделю некоторые из участников были просканированы снова, и изменения в области их мозга, отвечающей за кисти, уменьшились, что говорит о том, что изменения могут быть не долгосрочными, хотя для подтверждения этого необходимы дополнительные исследования.

Паулина Келиба сказала: «Наше исследование — первое, в котором изучалось использование устройства аугментации вне лаборатории. Это первое исследование, проведенное в течение нескольких дней длительных тренировок, и первое исследование, в котором использовалась нетренированная группа для сравнения. Успех нашего исследования показывает ценность тесного сотрудничества нейробиологов с дизайнерами и инженерами для обеспечения того, чтобы устройства максимально использовали способность нашего мозга к обучению и адаптации, а также для обеспечения безопасности использования устройств аугментации».

Профессор Макин добавила: «Эволюция не подготовила нас к использованию дополнительной части тела, и мы обнаружили, что для расширения наших возможностей новыми и неожиданными способами мозгу необходимо адаптировать представление биологического тела».

А как вы относитесь к протезам, не компенсирующим утраченное, но расширяющим возможности? Хотели бы проверить на себе третий большой палец, или, быть может, какие-то другие технологии? Как минимум одна вам точно доступна – домен в зоне .technology