Naukowcy opracowali robotyczny kciuk

06/01/2021

Trzeci Kciuk został opracowany przez Dani Clode z University College London. Projekt ten ma na celu przede wszystkim sprawdzenie jak ludzki mózg będzie reagował na dodatkową kończynę.

Projekt Trzeciego Kciuka jest ideą, która ma co prawda już kilka lat, ale dopiero teraz została poddana badaniom naukowym. Dzięki temu można odpowiedzieć na pytanie jak ludzki mózg zareaguje na dodatkową kończynę. Dani Clode rozpoczęła pracę nad trzecim kciukiem będąc studentką Royal College of Art, a następnie dołączyła do zespołu UCL.

Trzeci Kciuk, to urządzenie, które umiejscowione jest za małym palcem za pomocą specjalnych uchwytów. Osoba biorąca udział w badaniu steruje nim za pomocą czujników podłączonych do palców u nóg.

Rozszerzenie zdolności fizycznych ludzkiego organizmu jest dziedziną, która cały czas prężnie się rozwija i zdobywa co raz więcej zwolenników.

Problem leży w zrozumieniu pracy naszego mózgu, ponieważ wciąż nie wiemy dokładnie w jaki sposób nasz mózg potrafi przystosować się do tego typu rozwiązania. Dzięki konstrukcji trzeciego kciuka naukowcy starają się odpowiedzieć na pytanie czy ludzki mózg będzie wspierał dodatkową kończynę i jak taka technologia będzie na niego wpływać.

Trzeci kciuk w eksperymencie

W eksperymencie wzięło udział dwadzieścia osób, które otrzymały trzeci kciuk do testowania nie tylko w laboratorium, ale także w życiu codziennym. Badane osoby wykonywały czynności, dzięki którym mogły zapoznać się z różnymi aspektami używania Trzeciego Kciuka. Były proste czynności motoryczne, w trakcie których badani musieli koordynować ruch Trzeciego Kciuka z ruchem naturalnych palców. Wspomnianymi ćwiczeniami były np. budowanie wieży z klocków Jenga, przenoszenie i obracanie jedną ręką pięciu kieliszków do wina na raz. Jak zaznacza współautorka badania, Paulina Koliba, część z tych czynności była trudna do wykonania jedną ręką jak na przykład przenoszenie kieliszków, ale inne były z kolei łatwe. Uczestnicy używali także Trzeciego Kciuka poza laboratorium. Po kilku godzinach treningu mogli zabrać Trzeci Kciuk do domu i tam używać go przez kilka godzin. Uczestnicy używali urządzenia do przenoszenia niewielkich przedmiotów kiedy mieli w ręku już inny przedmiot. Część z nich przewracała strony w książkach przy pomocy Trzeciego Kciuka.

W czasie wykonywania tych czynności naukowcy badali uczestników za pomocą funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (fMRI). Dzięki temu prowadzący badania mogli obserwować interakcje między ręką, urządzeniem, a mózgiem badanych. Okazało się, że po krótkim treningu uczestnicy szybko przyzwyczaili się do trzeciego kciuka. Zmieniła się motoryka ich dłoni podobnie jak to ma miejsce u osób uczących się gry na fortepianie.

„Nasze badanie pokazało, że ludzie szybko potrafią przyzwyczaić się do dodatkowej kończyny. Uczestnicy badania zaczęli używać trzeciego kciuka bez zastanawiania się nad przeprowadzaną czynnością” – powiedziała twórczyni trzeciego kciuka, Dani Clode.

Trzeci kciuk jak własny?

W ankietach, które wypełniały badane osoby zwracały one uwagę, że czuli jakby Trzeci Kciuk był ich częścią ciała. Autorzy badania zwracają jednak uwagę, że nie oznacza to, że badane osoby używały Trzeciego Kciuka jak własnej kończyny. W czasie tygodnia ćwiczeń z trzecim kciukiem badane osoby nabyły umiejętność posługiwania się nim, co reprezentowały zmiany w ich mózgach zaobserwowane dzięki fMRI. Jednakże tydzień po zakończeniu badania zmiany te zaniknęły.

“Zaobserwowane zmiany dowodzą tego, że nasze mózgi są w stanie przystosować się do dodatkowych kończyn.  Dowodzą one, że rozszerzanie możliwości motorycznych naszego ciała z wykorzystaniem tego typu technologii nie jest dla mózgu neutralne. Aby odnieść korzyści z takich dodatkowych kończyn, musimy zmienić sposób w jaki używamy własnego ciała” – powiedziała współautorka badań – Paulina Kieliba w wypowiedzi dla portalu robotyka.pl.

„Zastosowanie dodatkowych kończyn może pomóc ludziom w wielu dziedzinach, na przykład w chirurgii. Jednak potrzeba jeszcze dalszych badań, żebyśmy mogli dowiedzieć się jak konkretnie nasze mózgi współpracują z takimi urządzeniami” – powiedziała Paulina Kieliba, współautorka badań.

Co ciekawe skanowanie fMRI wykazało u osób używających trzeciego kciuka osłabienie reprezentacje poszczególnych palców w mózgu.

„Ewolucja nie wyposażyła nas w mechanizmy umożliwiające używanie dodatkowych kończyny. Nasze badanie dowiodło, że aby rozszerzyć nasze zdolności fizyczne dodatkowym palcem, konieczne jest przystosowanie się do tego naszego mózgu. I jest on w stanie to zrobić. To jest naprawdę niesamowite” – powiedziała neurolog z University College London, Tamar Makin.

Przeprowadzone badania są kolejnym krokiem, który przybliży ludzi do połączenia ciała z maszynami. Dzięki takim badaniom poznajemy również mechanizmy w ludzkim mózgu, które kierują naszymi kończynami. A to może być pomocne chociażby w konstruowaniu lepiej działających protez dla osób, które utraciły kończyny.

Całość badania została opublikowana na stronie sciencedirect.

Źródła: sciencedirect.com, sciencealert.com, innpoland.com

Autor: Mateusz Tomanek