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研究显示,多一只手指可强化大脑运动机制

2024-11-23 208


英国伦敦大学学院(UCL),近期在《机器人科学》(Robotic Science)期刊发表研究,若是在人手增加一只机器手指,大脑对手部运作的机制也会跟着改变。

研究团队发现,只要短时间操作训练,测试者就能使用六根手指,进行堆积木这类复杂操作,且很快受试者就会感觉新手指是身体的一部分。

设计者 Dani Clode 在皇家艺术学院发表这项获奖毕业作品后,马上就被 UCL 神经科学家 Tamar Makin 教授延揽。研究目标是希望重塑人们对义肢使用的方法。一般来说,义肢通常为了弥补失去的肢体功能的辅助工具,但这项研究证明,义肢也能当正常肢体的延伸,改变人们运用肢体的行为模式。

“肢体强化是现今神经科学和机器人研究的新兴领域,但目前学界对大脑如何适应肢体变化还没有足够了解。”Makin 教授指出,“透过 Dani 机器手指发明,我们现在可了解大脑在身体多出新部位后如何调适,并观察新肢体对大脑的长期影响”。

▲ 动力外骨骼是肢体强化最早开始进行的研究项目之一。(Source:DARPA, Public domain, via Wikimedia Commons)

机器手指是使用 3D 打印技术制造,因此成本不高,也很方便客制化。使用者把机器手指装在小指旁边,并把无线控制器贴在脚姆指上操作。控制器透过压力感应,让手指做出不同动作。

接受测试的 20 名受试者,短时间内就习惯操作,并可进行细微动作,比如一次把几个弹珠从杯子里拿出来,甚至可以一边算数学题目一边堆积木。

“透过实验,我们发现受试者适应新手指的速度很快,没有想得很复杂。”开发者 Clode 表示,“且受试者很快就创造出新手部运用方式,让第六只手指发挥作用。”

▲ 受试者运用第六只手指做出以往要两只手才能做的动作。(Source:影片截图)

“但除此之外,我们还需更清楚了解,长时间使用额外义肢对大脑影响是什么。”论文的共同作者 Paulina Kieliba 指出。

研究团队在实验期间,对受试者脑部断层扫描,发现原本大脑对每只手指的活动都有特定反应。但使用第六只手指后,大脑对不同手指的反应方式会逐渐一致,显示大脑对手指的运用不再局限原本设定。

这项研究,对未来义肢运用和肢体强化,带来很大进展。除了让失去一只手的人可用剩下的手灵活动作,医生将来或许也不需要太多助手,就可以动手术,工人也可更有效率工作。

  • Robotic ‘Third Thumb’ use can alter brain representation of the hand

(首图来源:影片截图)

2021-05-26 18:12:00

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