El uso de un “tercer pulgar” robótico puede cambiar la representación de la mano en el cerebro

El uso de un ‘tercer pulgar’ robótico podría afectar la forma en que las manos están representadas en el cerebro, muestra una nueva investigación de investigadores de UCL.

El equipo capacitó a personas para usar robots secundarios. pulgar y descubrieron que pueden realizar con éxito tareas diestras como construir una torre de bloques con una mano (ahora con dos pulgares). Los científicos informan en la revista Ciencia Robótica A medida que los participantes se entrenaron para usar el pulgar, también sintieron cada vez más que era parte de su cuerpo.

El diseñador Dani Clode comenzó a desarrollar el dispositivo, llamado Third Thumb, como parte de un galardonado proyecto de posgrado en el Royal College of Art, que busca cambiar la percepción de las prótesis, desde reemplazar la función perdida hasta extender el cuerpo humano. Más tarde fue invitada a unirse al equipo de neurocientíficos del profesor Tamar Makin de la UCL, quienes investigaron cómo cerebro Puede adaptarse a la ampliación del cuerpo.

El profesor Makin (Instituto de Neurociencia Cognitiva de la UCL), autor principal del estudio, dijo: “El aumento corporal es un campo emergente que tiene como objetivo ampliar nuestra habilidades fisicaspero carecemos de una comprensión clara de cómo nuestro cerebro puede adaptarse a él. Al estudiar a las personas que utilizan el tercer pulgar inteligentemente diseñado por Dani, intentamos responder preguntas clave sobre si cerebro humano puede apoyar una parte extra del cuerpo y cómo la tecnología puede afectar nuestro cerebro ‘.

El tercer pulgar está impreso en 3D para una fácil personalización y se usa en el lado de la palma opuesto al pulgar real del usuario, cerca del dedo meñique (meñique). El usuario controla esto por medio de sensores de presión conectados a sus pies, en la parte inferior de los dedos gordos. Ambos sensores de dedo, conectados de forma inalámbrica al pulgar, controlan los diversos movimientos del pulgar, respondiendo instantáneamente a los cambios sutiles en la presión del usuario.

Para el estudio, 20 participantes fueron entrenados para usar su pulgar durante cinco días, durante los cuales también se les animó a llevar su pulgar a casa todos los días después del entrenamiento para usarlo en escenarios de la vida diaria, por un total de dos a seis horas de uso de un día. Estos participantes se compararon con un grupo adicional de 10 controlar a los participantes que usó una versión estática del pulgar durante el mismo entrenamiento.

Durante las sesiones de laboratorio diarias, los participantes fueron entrenados para usar el pulgar, enfocándose en tareas que ayudaron a aumentar la colaboración entre su mano y el pulgar, como levantar varias bolas o copas de vino con una mano. Aprendieron los conceptos básicos del uso del pulgar muy rápidamente y el entrenamiento les permitió mejorar con éxito el control motor, la destreza y la coordinación mano-pulgar. Los participantes incluso podían usar el pulgar mientras estaban distraídos (construyendo una torre de bloques de madera mientras resuelven problemas de matemáticas) o con los ojos vendados.

El diseñador Dani Clode (Instituto de Neurociencia Cognitiva de la UCL y Dani Clode Design), que formó parte del equipo de investigación central, dijo: “Nuestro estudio muestra que las personas pueden aprender rápidamente a controlar un dispositivo de asistencia y usarlo para su propio beneficio sin pensar demasiado mucho. Vimos que al usar el tercer pulgar, las personas cambiaban los movimientos naturales de sus manos y también informaban que el pulgar robótico parecía ser parte de su propio cuerpo “.

La primera autora del estudio, Paulina Kieliba (Instituto de Neurociencia Cognitiva de la UCL), dijo: “El aumento de cuerpo puede ser algún día valioso para la sociedad de muchas maneras, por ejemplo, al permitir que el cirujano se las arregle sin un asistente o el trabajador de la fábrica para hacer más trabajo. . y puede ayudar a alguien que puede usar una sola mano de forma permanente o temporal a hacer todo con esa mano. Pero para llegar allí, necesitamos continuar explorando las preguntas complejas e interdisciplinarias sobre cómo estos dispositivos interactúan con nuestro cerebro “.

Antes y después de la capacitación, los investigadores escanearon los cerebros de los participantes con fMRI, mientras los participantes movían sus dedos por sí mismos (no usaban un escáner de pulgar). Los científicos encontraron cambios sutiles pero significativos en la forma en que una mano reforzada con el tercer pulgar (pero no la otra mano) se representaba en la corteza sensoriomotora del cerebro. En nuestro cerebro, cada dedo está representado de manera diferente al resto; entre los participantes del estudio, el patrón de actividad cerebral correspondiente a cada dedo se volvió más similar (menos pronunciado).

Una semana después, a algunos participantes se les volvió a escanear y se les cambió el cerebro. mano el área ha disminuido, lo que sugiere que los cambios pueden no ser a largo plazo, aunque se necesita más investigación para confirmarlo.

Paulina Kieliba dijo: “Nuestro estudio es el primero en investigar el uso de un dispositivo de asistencia fuera del laboratorio. Es el primer estudio de expansión que se lleva a cabo durante muchos días de entrenamiento prolongado y el primero en incluir un estudio de grupo de comparación no capacitado. El éxito de nuestro estudio demuestra el valor de que los neurocientíficos trabajen en estrecha colaboración con diseñadores e ingenieros para garantizar que los dispositivos de asistencia aprovechen al máximo la capacidad de nuestro cerebro para aprender y adaptarse, al tiempo que garantizan el uso seguro de los dispositivos de expansión ‘.

El profesor Makin añadió: “La evolución no nos preparó para utilizar la parte extra del cuerpo, y descubrimos que para ampliar nuestras capacidades de formas nuevas e inesperadas, el cerebro tendrá que ajustar la representación del cuerpo biológico”.