科學家發現：增強的「機器拇指」會改變大腦感知手的方式
在一項實驗中，36個健康人成功地安裝了機器人「第三拇指」，並運用自如。這項實驗證明了人的大腦具有不可思議的能力，能夠適應和利用一個全新的身體部位。目前，研究人員仍在試圖分析、解讀人類大腦的這種能力。
「第三拇指」最初是英國倫敦皇家藝術學院的一個獲獎研究生項目，它的目的是重新定義傳統的義肢觀念。「第三拇指」的設計師丹尼·克洛德（Dani Clode）解釋說：「這個項目最初是為了更好地了解控制，附加在我身體上的東西是什麼感覺。作為一名假肢設計師，我想要理解人與假肢之間的獨特關係。這是一種不同於其他任何產品的關係，我想探索這一點。」
事實上，「第三拇指」也代表了人體的一種增強，而不是取代或恢復「正常」的人體功能。這是一個非常超越人類的概念，但科學家們實際上並不知道人類的大腦是否能夠有意義地支持額外的身體部位，或額外認知負荷的長期後果。
來自倫敦大學學院的認知神經科學家表示：「這些問題很複雜，需要不同領域專家的合作。在我們的研究中，我們使用丹尼巧妙設計的第三拇指來探索人類的大腦如何支持身體的額外部分，以及這種增強技術可能會如何影響我們的大腦。」
答案很重要，因為多一個拇指可能會帶來很多好處。它可以幫助完成重複的、困難的和體力要求高的任務，同時也可以幫助那些永久或暫時失去一隻手功能的人。它還可能帶來全新的能力和活動，無論是一種新的樂器演奏方式，或者是一項全新體育運動的到來。
參與研究的神經學家認為，在更日常的層面上，我們的一些測試者報告說，他們會用拇指翻閱書籍，用其他手指剝香蕉，或者單手打開瓶子。他們中的大部分人在手忙腳亂的時候，會用它來撿起和搬運小物件。就我個人而言，我發現拇指在從口袋裡取出鑰匙時非常有用，同時還能在手機上瀏覽互聯網。
實驗中，一組36名健康的參與者接受了該設備的訓練，然後用它執行各種任務，比如搭一座積木塔，同時操縱多個球，或者用勺子攪拌咖啡杯。他們甚至在蒙住眼睛或分心做數學題時也能完成其中一些任務。
「第三拇指」是一款可彎曲的3D列印拇指延伸裝置，由你的腳控制。它戴在手上，緊挨著你的小指，通過安裝在鞋子和腳趾下面的兩個壓力感測器控制的兩個馬達，它可以像拇指一樣動態移動，並與拇指組件無線通信。
用腳來控制這個裝置可能看起來很奇怪，但科學家把它比作開車、使用縫紉機，或彈鋼琴 —— 所有這些活動都需要用到腳踏板。
參與者可以使用該設備5天，並在實驗前後對他們的大腦進行了功能磁共振成像掃描。他們學得很快，使用這個設備來拿起酒杯，分類物品，並開始他們的日常生活。研究人員鼓勵參與者每天把「拇指」帶回家，允許他們每天佩戴該設備兩到六個小時。研究人員還創建了一個對照組，參與者使用的是靜止的第三根拇指，沒有機器人的功能。
訓練結束時，一些參與者甚至報告說，他們開始覺得第三拇指成為了他們身體的一部分。科學家也驚訝地發現，人們與拇指的聯繫如此緊密。甚至，一些參與者「需要一點時間來和假體說再見」，一些人甚至說，他們覺得「在培訓結束後，他們少了一些東西」。
隨著訓練的進行，參與者改變了他們使用設備的方式，從而產生了新的手指協調模式。他們的手部運動和大腦運動都記錄了這一點。
實驗後，科學家們總結道：「參與者接受了各種行為和大腦成像測試，目的是在訓練前後檢查增強手的表現。我們發現，即使在認知負荷增加或視力受阻的情況下，訓練也能改善第三拇指的運動控制、靈巧度和手與機器人的協調性。同時，它還增加了比第三拇指更強的體驗感。因此，增強影響了手部表徵和運動控制的關鍵方面。第三拇指的使用削弱了生物手的自然運動學協同效應。」
「此外，大腦解碼顯示，即使在沒有佩戴第三個拇指的情況下，增強的手在訓練後的運動表徵也出現了輕微的崩潰。總而言之，我們的發現表明，運動增強可以很容易地實現，具有靈活使用的潛力，減少認知依賴，並增加具體感。然而，增強可能會引起生物手部表徵的變化。這種神經認知後果對於成功實施未來的增強技術至關重要。」
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