Przydałby ci się dodatkowy kciuk? Teraz to możliwe

Naukowcy opracowali robotyczny kciuk, który jest kontrolowany za pomocą czujników nacisku znajdujących się na spodniej stronie dużych palców u stóp. Stworzony przez ekspertów robotyki mechanizm montuje się w pobliżu małego palca dłoni.
Przydałby ci się dodatkowy kciuk? Teraz to możliwe

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.