(UCL) Neue Forschungen mit einem künstlichen Roboterfinger haben zu überraschenden Ergebnissen geführt: In nur wenigen Tagen konnten Menschen, die den Daumen nutzten, ihn auf natürliche Weise bedienen, um komplexe Aufgaben wie den Bau von Türmen aus Holzklötzen oder das Rühren von Lebensmitteln zu erledigen Kaffee während du es hältst.
Darüber hinaus zeigten neuronale Scans, dass das Vorhandensein des „dritten Daumens“ tatsächlich die Vorgänge im Gehirn verändert hatte, selbst wenn das zusätzliche Anhängsel entfernt wurde: Der Robo-Daumen für ein paar Tage veränderte die Gehirnfunktion Darstellung von Fingern aus Fleisch und Blut.
Um die Beziehungen unseres Körpers zu Werkzeugen, Robotergeräten und Prothesen zu verbessern, ist es wichtig zu verstehen, was hier vor sich geht. Obwohl diese Augmentationsmethoden unglaublich nützlich sein können, müssen wir ihre Auswirkungen auf unser Gehirn verstehen.
Dani Clode mit dem Roboterdaumen. (UCL)
„Unsere Studie zeigt, dass Menschen schnell lernen können, ein Augmentationsgerät zu steuern und es zu ihrem Vorteil zu nutzen, ohne viel darüber nachzudenken.“ sagt Designerin und Forschungstechnikerin Dani Clode vom University College London (UCL) im Vereinigten Königreich, der den Third Thumb erstellt hat.
„Wir haben gesehen, dass Menschen bei der Verwendung des dritten Daumens ihre natürlichen Handbewegungen veränderten, und sie berichteten auch, dass sich der Roboterdaumen wie ein Teil ihres eigenen Körpers anfühlte.“
Der 3D-gedruckte Daumen bietet zwei Bewegungsgrade und wird drahtlos durch Druck der großen Zehen gesteuert. In der Studie wurden 20 Personen zusammengebracht, die bereit waren, einen zusätzlichen Daumen anzulegen, und sie wurden gebeten, diesen fünf Tage lang sechs Stunden am Tag zu tragen – sowohl bei vorgegebenen Trainingsaufgaben als auch im Alltag.
Diese Routinen konzentrierten sich auf motorische Kontrolle, Koordination und Geschicklichkeit und sollten ihnen den intuitiven Umgang mit dem dritten Daumen beibringen.
Den Freiwilligen gelang es, den Daumen auch dann zu benutzen, wenn sie abgelenkt waren oder die Augen verbunden waren, und sie berichteten von einem starken Gefühl der Verkörperung.
Einige der Teilnehmer haben sich auch einer Operation unterzogen fMRT-Scans vor und nach den Experimenten mit dem dritten Daumen bewegten sie ihre Finger nacheinander, während ihre Gehirne analysiert wurden – obwohl der zusätzliche Daumen aus Sicherheitsgründen nicht im Scanner verwendet wurde. Zur Kontrolle wurden die Hände verglichen, die den Dritten Daumen nicht trugen.
Die Scans zeigten, dass die Darstellung einzelner Finger der Hand mit dem zusätzlichen Daumen durch das Gehirn weniger deutlich geworden war – die jeweiligen Bereiche neuronaler Aktivität im sensomotorischen Kortex (wo sensorische und motorische Informationen verarbeitet werden) begannen ineinander zu verschwimmen.
„Die Evolution hat uns nicht darauf vorbereitet, einen zusätzlichen Körperteil zu nutzen, und wir haben herausgefunden, dass das Gehirn die Darstellung des biologischen Körpers anpassen muss, um unsere Fähigkeiten auf neue und unerwartete Weise zu erweitern.“ sagt die Neurowissenschaftlerin Tamar Makin , von UCL.
Während Sie vielleicht das Gefühl haben, dass ein Tennisschläger oder ein Schraubenzieher nach einer Weile Teil Ihres Körpers wird, haben Sie sich bisher mit Gehirnscans beschäftigt bestätigt das nicht ganz – Was das Gehirn betrifft, werden diese zusätzlichen Anhängsel als getrennt betrachtet und es kann den Unterschied zwischen einer Hand und einem Werkzeug erkennen.
Es ist jedoch etwas anderes, wenn etwas physisch am Körper befestigt ist und mit ihm zusammenarbeitet. Die Ergebnisse, die die Forscher hier erzielt haben, kommen dem näher, was wir sehen bei erfahrenen Klavierspielern – Langfristiges Training führt zu Veränderungen in der Darstellung der Finger im Gehirn, wobei die Unterschiede zwischen ihnen geringer sind.
Das ist ein Zusammenhang, der weiter untersucht werden muss, wenn wir fortschrittlichere Robotik und Prothesen entwickeln, um die Möglichkeiten unseres natürlichen Körpers zu erweitern – hier gibt es viel Potenzial, aber es bedarf weiterer Forschung zu den Veränderungen, zu denen dies führen könnte unsere Gehirne.
„Eine Körpervergrößerung könnte eines Tages in vielerlei Hinsicht für die Gesellschaft wertvoll sein, etwa indem sie es einem Chirurgen ermöglicht, ohne einen Assistenten auszukommen, oder einem Fabrikarbeiter, effizienter zu arbeiten.“ sagt die Neurowissenschaftlerin Paulina Kieliba , ebenfalls von UCL.
„Diese Arbeit könnte das Konzept der Prothetik revolutionieren und jemandem helfen, der dauerhaft oder vorübergehend nur eine Hand benutzen kann, alles mit dieser Hand zu tun.“ Aber um dorthin zu gelangen, müssen wir die komplizierten, interdisziplinären Fragen weiter erforschen, wie diese Geräte mit unserem Gehirn interagieren.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftsrobotik .