设计师Dani Clode和“第三拇指”。
近日，英国伦敦大学学院（UCL）的科学家们在《科学机器人》杂志上报告称，通过训练参与者使用“第三拇指”（机器假肢），可以帮助他们有效地完成一些精细任务。在完成任务的过程中，参与者会越来越认同机器拇指，将它当作自己身体的一部分，他们大脑中的手部表征也受到了影响。
研究小组的核心成员、设计师Dani Clode开发了“第三拇指”设备。现在，她与由UCL的Tamar Makin教授领导的神经科学家团队合作，试图重塑大众对假肢的看法——从替代失去的功能到增强原有的功能。Makin教授说：“身体增强是一个不断发展的领域，其目的是拓展我们的身体功能。但我们对大脑如何适应它缺乏清晰的了解。通过观察机器拇指的使用表现，我们试图回答一些关键问题，如：人脑能否支持身体的额外部位？这项技术将如何影响我们的大脑？”
在本次研究中，机器拇指由3D打印机打印，佩戴在小拇指旁。佩戴者可通过安装在大脚趾下方的压力传感器对其进行控制。共有20名参与者接受了为期5天的机器拇指使用培训，另外10名对照组参与者在完成同样的训练时佩戴静态拇指。在日常训练中，前者很快学会了使用机器拇指，并且成功提高了运动控制、灵活性和手-拇指的协调能力。他们甚至可以在分心时（或蒙眼时）使用拇指。
设计者Dani Clode说：“我们的研究表明，人们可以很快学会控制增强设备，并不需要过度思考就能完美操控它。当使用机器拇指时，人们改变了自然的手部动作，并感觉机器拇指就像是自己身体的一部分。”
在训练前后，研究人员分别用功能磁共振成像扫描了参与者的大脑。当参与者单独移动手指时，研究人员在他们的大脑感觉运动皮层中发现了微妙的变化。原本，每个手指在大脑中都有不同的表征，但此刻，参与者每个手指对应的大脑活动模式变得更加相似了。一周后，研究者再次扫描了参与者大脑，结果表明，其大脑手部区域的变化已经消退。这表明相关变化并不会长期存在。
论文第一作者、伦敦大学学院认知神经科学研究所的Paulina Kieliba说：“身体增强技术有着极大的社会应用价值，将来不仅可以帮助外科医生完成手术，还能帮助工人高效工作。为了实现这一目标，我们需要继续研究增强设备如何与大脑互动的问题。”
Makin教授补充道：“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，要以意想不到的新方式扩展我们的能力，大脑将需要适应生物身体的新表征。”
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编译：花花
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学机器人》
期刊编号：2470-9476
原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-05-robotic-thumb-brain-representation.html
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