Podczas testów na University College London (UCL) naukowcy odkryli, że mózg człowieka może przystosować się do używania dodatkowego kciuka. Taka proteza może mieć też wpływ na relację między mózgiem a biologiczną ręką.  

Robotyczny trzeci kciuk działa intuicyjnie 

Użytkownik kontroluje robotyczny kciuk (nazwany po prostu trzecim kciukiem) za pomocą czujników ciśnienia przymocowanych na spodniej stronie obu dużych palców u stóp. Oba czujniki, które są bezprzewodowo połączone z trzecim kciukiem, kontrolują protezę, reagując na subtelne zmiany w nacisku palców. Jeden z nich odpowiada za zginanie, drugi zaś za przywodzenie i odwodzenie, czyli ruchy do dłoni-od dłoni. 


,,Nasze badania pokazują, że ludzie mogą szybko nauczyć się kontrolować urządzenie i wykorzystywać je praktyce bez nadmiernego myślenia'’ – mówi Dani Clode, która zaprojektowała kciuk w ramach swojej pracy dyplomowej na uczelni Royal College of Art, a następnie została zaproszona do zespołu neurobiologów profesorki Tamar Makin z UCL. ,,Zauważyliśmy, że w czasie używania trzeciego kciuka ludzie zmieniali swoje naturalne ruchy ręki, a także zgłaszali, że czuli, jakby zrobotyzowany kciuk był naturalną częścią ich ciała’’. 

20 uczestników badań z 60 robotycznymi kciukami 

W badaniu wzięło udział 20 ochotników, którzy przez 5 dni byli szkoleni w zakresie korzystania kciuka. Zachęcano ich, by po ćwiczeniach zabierali urządzenie do domu, by testować jego możliwości również w codziennych sytuacjach.

Uczestnicy nosili kciuk od dwóch do sześciu godzin dziennie. Następnie ich wyniki porównano z wynikami 10-osobowej grupy kontrolnej, której uczestnicy korzystali w takim samym czasie z nieruchomej wersji dodatkowego kciuka. 

Badacze odkryli, że uczestnicy bardzo szybko opanowali podstawy używania trzeciego kciuka. Dzięki regularnemu treningowi poprawili zdolności motoryczne, zręczność i koordynację ręka-kciuk.  

Skany mózgu pokazały zmiany u użytkowników robotycznych kciuków 

W kolejnym etapie eksperymentu okazało się, że użycie robotycznego kciuka zmieniło również sposób, w jaki mózg reprezentował skoordynowane ruchy stawów naturalnej ręki. Naukowcy ustalili to, poddając uczestników badaniu funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI) przed, w trakcie i po treningu, kiedy kciuk był wyłączony. 

Badacze zauważyli w wynikach "subtelne, lecz znaczące zmiany" w sposobie, w jaki ręka, która została powiększona o dodatkowy kciuk, była reprezentowana w korze ruchowej mózgu. U wszystkich uczestników badania odpowiadający każdemu palcowi wzorzec aktywności mózgu stał się mniej wyraźny. 

Robotyka to przyszłość protetyki? 

Tydzień później niektórzy z uczestników zostali ponownie przebadani rezonansem, który wykazał, że zmiany aktywności mózgu ustąpiły. Sugeruje to, że tego rodzaju zmiany mogą nie być długotrwałe.  

Zespół z UCL zapowiada, że potrzeba jeszcze więcej badań. W następnej kolejności naukowcy chcą przetestować wpływ nowoczesnej protezy kciuka na mózg dzieci i nastolatków. Jeśli urządzenie zostanie wprowadzone na rynek, mogłoby znacznie ułatwić codzienne życie dorosłym z brakującymi palcami u rąk.  

“Taka augmentacja ciała może być przydatna z wielu powodów. Robotyczne protezy mogą np. umożliwić chirurgowi poradzenie sobie bez asystenta lub pomagać pracownikom fabryk” – powiedziała Paulina Kieliba, pierwsza autorka badania, również z UCL. „Ten kierunek może zrewolucjonizować koncepcję protetyki i pomóc tym, którzy na stałe lub tymczasowo mogą używać tylko jednej ręki.” 

Źródło: Science Robotics.