How many times have you said to yourself ‘if I only had an extra hand’? Well, it’s increasingly looking like that wish might come true. Scientists and engineers are exploring how extra fingers and arms might augment our biological design and abilities. Or how they might provide a way to recover partial motor function following an event like a stroke.
Son birkaç yıldır bir avuç çaba entegrasyonunu araştırdı. fazladan rakamlar ve hatta tamamı ekstra kollar noninvaziv bir şekilde. Bu, (istilacı) farklı olduğu anlamına gelir Cerrahi olarak implante edilmesi amaçlanan nöral protez Bir hastada nörolojik veya motor fonksiyonun yeniden sağlanması için bu teknolojiler, ayakların hareketi gibi harici vücut sinyalleri veya kafa yüzeyinden kaydedilen elektrik sinyalleri aracılığıyla kullanıcı tarafından kontrol edilir. elektroensefalografi.
İçinde Science Robotics'te yayınlanan son makale, researchers from University College London and the University of Oxford — neuroscientist Professor Tamar Makin, research assistant Paulina Kieliba, and PhD student Roni Maimon-Mor — teamed up with designer and engineer Danielle Clode at Dani Clode Design in London who developed a functional robotic extra thumb, and explored how the brain of users adapted to it. This is one of the first papers that focused on how biological body representation adapts to using a new digit.
Yirmi sağlıklı çalışma katılımcısı robotik başparmağı beş günlük bir süre boyunca kullandı. Bu süre zarfında katılımcılar laboratuvarda yapılandırılmış görevlere ve eğitimlere katıldılar, ancak aynı zamanda baş parmağını eve götürmeleri ve yapılandırılmamış günlük görevlerde istedikleri kadar kullanmaları da teşvik edildi. Araştırmacılar, robotik başparmağı işlevsel olarak nasıl kullanabildiklerini ve sonuç olarak biyolojik parmaklarının ve ellerinin kullanımının nasıl değiştiğini görmek için katılımcıları kullanım süresi boyunca çeşitli şekillerde test etti. Onlar da yaptılar fonksiyonel manyetik rezonans görüntüsü (fMRI) scans of the participants’ brains to asses how the brain itself adapted and changed.
Trend AR VR Makaleleri:
2. Artırılmış Gerçeklik (AR) Yemek Hizmetleri Sektörünü Nasıl Yeniden Şekillendiriyor?
3. ExpiCulture - Dünyayı Gezen Orijinal Bir Sanal Gerçeklik Deneyimi Geliştirme
The robotic thumb is a 3D-printed supernumerary (i.e. extra digit) robotic finger that extends the natural capabilities of the biological hand. Ms. Clode explored a range of materials and fabrication methods as she iterated from one version to another. “3D-printing the design means we are able to iterate quickly, which also allows us to change the sizes of the robotic thumb when we work with clinical populations.” The thumb has two degrees of freedom — extending and flexing in one direction, and moving towards and away from the body in the other — controlled wirelessly by pressure sensors attached to the big toes of the feet.
One limitation of the initial design that the team is addressing is that because of the way the thumb needs to be controlled by the toes, usage is restricted to being in a static standing or sitting position. Users can’t be walking at the same time.
During training sessions in the lab, users were challenged with a variety of single-handed tasks that required the users to integrate the robotic thumb. This forced the biological fingers and extra robotic thumb to necessarily work together. And forced the brain to adapt so it could coordinate the necessary motor commands. The users were able to quickly learn basic tasks and then carry out increasingly difficult ones that put further cognitive demands on the brain.
The researchers also tested the subjective sense of embodiment that the extra thumb created. Participants who were actively using the robotic thumb reported increased levels of embodiment — that is, feeling that the thumb had become a part of them. In addition, they also demonstrated increased proprioception — the sense of position — over the thumb. Interestingly, this did not extend to a control group who had a non-functioning robotic thumb.
Usage of the extra thumb also changed how the fingers of the biological hand were used relative to each other. In other words, the coordination patterns between the biological fingers when the robotic thumb was being used was different than how the fingers cooperated when the robotic thumb wasn’t present. They weren’t just using their hand as they normally would but with an extra thumb.
Yet, additional implicit cognitive testing showed that despite these effects, the robotic thumb did not change or alter the individual’s implicit perception of their own body image when the thumb wasn’t present. The internal cognitive model and perception of their bodies remained the same as before any exposure to the extra thumb.
How the brain changes in response to an extra thumb
Araştırmacılar aynı zamanda insanların günlük yaşamda ellerini kullanma biçimindeki ani değişimin, beynin el temsilini nasıl etkilediğini anlamakla da ilgilendiler. Bu, ampütasyon sonrası beyin plastisitesini araştırmaya olan ilgilerinin devam etmesiyle bağlantılıdır.
Contrary to popular accounts, according to Prof. Makin, the paper’s senior author, the brain retains its internal representation of lost limbs. It does not fade away and other body parts do not take over those parts of the brain. Even decades later. As Prof. Makin put it: “Nothing much changes in the brain if you take out the hand. The representation of the hand and each and everyone of the fingers is persistent in the brain”.
Ancak bir eli veya parmakları uzaklaştırmak beyni değiştirmezken, bir parmağı eklemek beyni değiştirir. Bu, beyin esnekliğinin bir yansımasıdır.
Robotik başparmak mevcut olduğunda artan bir bedenlenme duygusunu bildiren kullanıcılara benzer şekilde, beyin üzerinde ve robotik başparmak ile güçlendirilmiş elin biyolojik parmaklarını dahili olarak nasıl temsil ettiği veya haritalandırdığı üzerinde ölçülebilir bir etki vardı. Araştırmacılar, diğer işlevlerin yanı sıra motor korteksin el hareketlerini kontrol eden kısımlarını incelemeye odaklandılar. Beynin büyütülmüş eli kodlayan kısımları, kontrol olarak büyütülmemiş el ile karşılaştırıldığında, bireysel parmakların temsilini ve bunlar arasındaki ilişkileri değiştirdi. Geliştirilmiş eldeki parmakların beynin temsili, artırılmamış el ile karşılaştırıldığında küçüldü.
Bilim adamlarının hala cevaplaması gereken birçok önemli soru var. Prof. Makin'i ilgilendiren genel soru şu: "(Beyinde) tamamen dolu bir motor sistemi göz önüne alındığında, fazladan bir el için nasıl yer açarsınız?" Ve "kendi vücudunuza zarar vermeden ve çok fazla bilişsel yük bindirmeden, vücudunuzun ekstra bir kısmını kontrol etmek için motor komutları nasıl gönderirsiniz?"
Bu sorular önemlidir çünkü yazarların makalelerinde belirttiği gibi: “Arttırıcı teknolojilerin başarılı bir şekilde benimsenmesi, yalnızca kullanıcının robotik cihazı kullanma becerisine bağlı değildir. Arttırma için bir diğer zorluk, özellikle büyütme cihazı kullanılmadığında ve hatta giyilmediğinde, cihaz kullanımının kullanıcıların biyolojik vücutlarını kontrol etme yeteneğini etkilememesini sağlamaktır. Bu nedenle, güvenli motor güçlendirme için kritik bir soru, bunun kullanıcının biyolojik vücut temsilinde herhangi bir değişikliğe yol açıp açmayacağıdır." Bu hususların ele alınması, yalnızca bu tür teknolojilerin tasarımı açısından değil aynı zamanda bunların güvenli ve etkili bir şekilde benimsenmesi açısından da önemlidir.
Practical uses of hand augmentation
Beyin plastisitesini çalışmanın ve anlamanın ötesinde, geçici ve geri döndürülebilir güçlendirme teknolojilerinin destekleyebileceği pratik ve acil ihtiyaçlar vardır. Örneğin, ekonomik olarak son derece maliyetli olan, kolunun kırılması durumunda insanların çalışmaya ve üretken olmaya devam etmelerine izin vermek. Bayan Clode'un belirttiği gibi bunun avantajı şu: "İnsanların bunu kontrol etmeyi ne kadar çabuk öğrenebildiği göz önüne alındığında, bu tür geçici güçlendirmeler çok sağlamdır; Temel işlevleri kazanmak için çok fazla eğitime gerek yok.”
Prof. Makin ayrıca, bir diğer önemli demografinin de "kırılganlık kırılmaları göz önüne alındığında, geçici sakatlığın etkisinin çok daha kötüleştiği yaşlanan nüfus" olduğunu belirtti. Bu teknolojinin araştırmacıların araştırdığı diğer popülasyonlar arasında ampute olanlar, felç hastaları ve hatta el farkıyla doğan bireyler de yer alıyor.
This technology can also be used in work forces — from surgeons who need to hold and manipulate multiple tools, to other manual jobs where an additional finger, or even arm, can allow individuals to complete their work more efficiently.
Daha da ileriye bakıldığında, sağlıklı bireylerin veya klinik popülasyonların arttırılmasının ötesinde, uzay gibi daha yaşanması zor ortamlarda insanların erişimini genişletmeyi amaçlayan potansiyel uygulamalar olabilir. Bayan Clode'un bakış açısı şu: “Bu, fiziksel bedenlerimizi sizin için dokunma ve kavrama işini yapacak şekilde genişletmek için teknolojiyle etkileşim kurmanın bir yolu. Bunu biyolojik ellerimizle yapmayacağız. Bu nedenle, böyle bir şeyin, onu her gün kullanıp sonra çıkardığınızda yaratacağı etkiyi anlamak önemlidir. Beyninizi nasıl etkileyecek? Teknolojiyle nasıl bir ilişki kuracaksınız?”
In Prof. Makin’s words: “I take augmentation very seriously. If it’s done correctly at this stage it will revolutionize humanity. It has the potential to completely change and transform the way we interact with our environment. And it’s as true in your kitchen as it would be taking a space walk”.
Bu yazı orijinalinde Forbes.com. You can check out this and other pieces written by the author on Forbes okuyun.
Bize 👏 vermeyi unutma!
Ekstra Robotik Bir Başparmak Beynin Biyolojik Elini Nasıl Temsil Ettiğini ve Kullandığını Hızla Değiştiriyor Ilk başta AR / VR Yolculuğu: Artırılmış ve Sanal Gerçeklik Dergisi İnsanlar bu hikayeyi vurgulayarak ve yanıt vererek sohbete devam ediyor.
Plato Ai. Web3 Yeniden Düşünüldü. Güçlendirilmiş Veri Zekası.
Erişmek için buraya tıklayın.
