机器人的第三个拇指改变了大脑

这个团队训练人们使用机器人他们发现他们可以用一只手(现在是两只拇指)有效地完成一些灵巧的任务，比如搭积木塔。研究人员报告说，接受过使用拇指训练的参与者也越来越觉得拇指是他们身体的一部分。

设计师丹尼·克洛德(Dani Clode)开始开发这个名为“第三拇指”(the Third Thumb)的装置，这是英国皇家艺术学院(Royal College of Art)一个获奖研究生项目的一部分，试图重塑我们看待假肢的方式，从替代失去的功能，到延伸人体。后来，她被邀请加入伦敦大学学院(UCL)的塔马尔·马金(Tamar Makin)教授的神经科学家团队，研究大脑如何适应身体增强。

马金教授(伦敦大学学院认知神经科学研究所)是这项研究的主要作者，他说:“健体是一个不断发展的领域，旨在扩展我们的身体能力，但我们还不清楚我们的大脑如何适应它。”通过研究使用丹尼聪明设计的第三拇指的人，我们试图回答一些关键问题，比如人类的大脑是否能够支撑额外的身体部分，以及这项技术将如何影响我们的大脑。”

第三个拇指是3 d印制它可以戴在用户拇指的对面，靠近小拇指的一侧。佩戴者通过安装在脚上的大脚趾下侧的压力传感器进行控制。两个脚趾传感器都与拇指无线连接，通过对佩戴者施加的细微压力变化做出即时反应，控制拇指的不同动作。

在这项研究中，20名参与者接受了为期5天的拇指使用训练，在此期间，他们还被鼓励在训练结束后每天将拇指带回家，以便在日常生活中使用，每天总共使用2到6个小时。研究人员将这些参与者与另外10名对照组参与者进行了比较，后者在完成同样的训练时佩戴了静止版的拇指。

在实验室的日常训练中，参与者被训练使用拇指专注于那些有助于增强他们的手和拇指之间合作的任务，比如用一只手拿多个球或葡萄酒杯。他们很快学会了使用拇指的基础知识，同时训练使他们成功地提高了他们的运动控制能力、灵活性和手-拇指协调能力。参与者甚至可以在分心的时候使用拇指——在做数学题的时候搭木塔，或者是蒙着眼睛的时候。

设计师丹尼·克洛德(伦敦大学学院认知神经科学研究所和丹尼·克洛德设计研究所)是核心研究团队的一员，她说:“我们的研究表明，人们可以很快学会控制增强设备，并使用它为自己服务，而不需要过度思考。”我们发现，当人们使用第三个拇指时，他们的手的自然运动发生了改变，他们还报告说，机器人拇指感觉像是他们身体的一部分。”

该研究的第一作者Paulina Kieliba(伦敦大学学院认知神经科学研究所)说:“身体增加可能有一天会在很多方面对社会有价值，比如让外科医生在没有助手的情况下工作，或者让工厂工人工作得更有效率。这一行的工作可以彻底改变假肢它可以帮助那些长期或暂时只能用一只手的人，用那只手做任何事情。但要做到这一点，我们需要继续研究这些设备如何与我们的大脑互动的复杂跨学科问题。”

在训练前后，研究人员扫描了参与者的大脑功能磁共振成像，同时参与者分别移动他们的手指(他们在扫描仪前没有戴拇指)。研究人员发现，在使用第三拇指(而不是另一只)的那只手的感觉运动皮层中，表现方式发生了细微但重大的变化。在我们的大脑中，每根手指都与其他手指不同;在研究参与者中，每个手指对应的大脑活动模式变得更加相似(不那么明显)。

一周后，一些参与者再次接受扫描，他们大脑手部区域的变化已经消退，这表明这些变化可能不是长期的，尽管还需要更多的研究来证实这一点。

Paulina Kieliba说：“我们的研究是第一个在实验室外调查使用增强装置的研究。这是第一个进行多天长时间训练的增强研究，也是第一个有未经训练的对照组的研究。我们研究的成功表明了神经科学家与设计师和工程师紧密合作的价值，以确保增强设备充分利用我们大脑的学习和适应能力，同时确保增强设备可以安全使用。”

梅金教授补充说:“进化并没有让我们准备好使用额外的身体部位，我们已经发现，为了以新的和意想不到的方式扩展我们的能力，大脑需要适应生物身体的代表。”

这项研究发表在科学的机器人．