Как дополнительный палец меняет мозг человека

12 июня
19:30

Ученые из Университетского колледжа Лондона обучили людей пользоваться дополнительным большим пальцем на руке. В результате эксперимента исследователи обнаружили, что ношение устройства в течение некоторого времени изменяет представление о кисти в моторной коре мозга. Участники постепенно всё больше ощущали роботизированный палец как часть своего тела. Статья была опубликована в Science Robotics.

Разработку устройства под названием «Третий большой палец» начала дизайнер Даниель Клод (Danielle Clode) ещё в 2017 году в рамках проекта выпускников Королевского колледжа искусств. Позже ее пригласили присоединиться к команде нейробиологов под руководством профессора Тамар Макин (Tamar Makin) из Университетского колледжа Лондона.

«Третий большой палец» печатается на 3D-принтере, что значительно облегчает его изготовление. Носится устройство рядом с мизинцем, то есть с противоположной стороны от биологического большого пальца. Вместе с ним на запястье надевается браслет с двумя электромоторами, натягивающими тросы и тем самым двигающими устройство. У него есть две степени свободы: палец можно сгибать и поворачивать. Управляется он с помощью двух датчиков давления, прикрепленных к нижней стороне больших пальцев ног.

Third_Thumb1.jpg

Исследователи пригласили 36 добровольцев-правшей (24 в основной группе и 12 в контрольной, которая носила неуправляемый палец). Они обучались использованию роботизированного большого пальца примерно неделю. Общее время его ношения составляло от двух до шести часов в день, так как в течение эксперимента участникам предлагалось брать устройство домой для использования в бытовых целях.

Во время ежедневных занятий в лаборатории они тренировались использовать устройство с помощью заданий, помогающих увеличить связь между их рукой и лишним пальцем. Например, поднимали несколько мячей или бокалов с вином. Такие тренировки позволили им успешно улучшить двигательный контроль, ловкость и координацию.

Исследователи обнаружили, что у группы с управляемым пальцем по сравнению с группой контроля движения стали сложнее и для их описания стало необходимо больше компонентов, а движения отдельных пальцев стали менее коррелирующими между собой.

Third_Thumb2.jpg

Изменения в скоординированности пальцев были подкреплены результатами МРТ-сканирования. Мозг участников сканировали до и после обучения: при движении только своими пальцами и при использовании дополнительного. Выяснилось, что паттерны мозговой активности в моторной коре, ассоциированные с каждым пальцем, стали более похожи друг на друга. И всё же эти изменения обратимы. Через неделю после эксперимента 12 участников были вновь просканированы, и результаты показали уменьшение изменений в области представления кисти руки.

 58480b9c2acb2a0b6ea01d61a9acd343.png

Соавтор исследования Паулина Киелиба (Paulina Kieliba) прокомментировала, что технология «дополнения тела» (body augmentation) может оказаться востребованной для общества во многих сферах, например, дать хирургу возможность обходиться без ассистента. Это направление работы может произвести революцию в концепции протезирования и помочь человеку, который постоянно или временно может пользоваться только одной рукой, делать этой рукой всё. Вместе с этим, исследователи отметили, что необходимо провести более тщательные исследования в области восстановления представления пальцев после того, как человек перестал пользоваться устройством.



Читайте также
16 июля
18:45
Космическая «рогатка» в объективе «Чандры»
16 июля
17:45
НЛО и алмазные дожди: Кто и зачем изучает облака
14 июля
12:25
Все о справедливой торговле