Роботизированные конечности изменили мозг людей

Сканирование, проведенное учеными Университетского колледжа Лондона и Оксфордского университета, показало, что у людей, пользующихся роботизированным «Третьим большим пальцем», изменяется активность мозга, отвечающая за движение кисти руки. Это позволяет им всего за несколько дней научиться решать с помощью манипулятора сложные задачи, такие как помешивание кофе в чашке или строительство башни из деревянных брусков. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Robotics.

Участники эксперимента обучались пользоваться дополнительным пальцем-роботом, напечатанным на 3D-принтере, в течение пяти дней. Он обладает двумя степенями свободы и управляется по беспроводной связи с помощью больших пальцев ног. 20 испытуемых носили его по шесть часов в день в течение пяти дней и выполняли с помощью него обычные повседневные действия, а также специальные тренировочные задания.

После обучения участники прошли ряд тестов, а некоторым провели функциональную томографию головного мозга (фМРТ). Тренировки улучшили моторику и координацию искусственного пальца, а также ловкость, с которой испытуемые его использовали, в том числе с закрытыми глазами. Участники сообщали, что они ощущали робота как часть собственного тела, и даже не прилагали особых когнитивных усилий по контролю за ним. Это подтверждалось результатами сканирования, которые продемонстрировали изменение нейронной активности в сенсомоторной области коры больших полушарий.

В ходе фМРТ испытуемые двигали каждым из своих пальцев, кроме искусственного (в целях безопасности его сняли перед сканированием), после чего активность мозга сравнивалась с активностью при движении пальцами на руке, на которой не носили «Третий большой палец». Репрезентация пальцев руки в соответствующей области соматосенсорной коры стала чуть менее четкой, то есть мозг начал подстраиваться к использованию дополнительного пальца. Это напоминает то, что происходит у опытных пианистов, у которых из-за постоянных тренировок нейронная активность, отображающая движение отдельных пальцев, становится менее различимой.

Как пишут авторы работы, изменения в мозге имеют решающее значение для успешного внедрения технологий аугментации, когда человеческое тело дополняется роботехническими устройствами, заменяющими или дополняющими конечности.