据外媒New Atlas报道,几年前,一位名叫Dani Clode的伦敦设计师向世界介绍了“第三拇指”,这是一个新颖的机器人手指,用脚下的压力传感器控制。与其说该项目是一个原型,不如说是一个新奇的项目,探索围绕身体增强的未来主义思想。在伦敦大学学院可塑性实验室工作的一个神经科学家团队在新闻中看到了“第三拇指”,并立即与Clode取得联系。他们正在研究人脑如何适应操作增强型技术,而“第三拇指”是一个完美的设备,可以纳入他们的研究中。
可塑性实验室负责人、新研究的主要作者Tamir Makin解释说:“身体增强是一个不断增长的领域,旨在扩展我们的身体能力,但我们对我们的大脑如何适应它缺乏清楚的了解。通过研究使用Dani巧妙设计的第三拇指的人,我们试图回答关于人类大脑是否能够支持一个额外的身体部分的关键问题,以及该技术如何影响我们的大脑。”
研究人员招募了20名受试者,他们每人在实验室里花了5天时间训练如何使用“第三拇指”。他们被鼓励每天晚上把设备带回家,并尝试每天总共使用两到六个小时。
在研究开始和结束时,所有参与者都接受了核磁共振扫描,以追踪他们在移动手指时的大脑活动。此外,还招募了一个由10名参与者组成的对照组。他们完成了同样的五天训练方案,但使用的是静态版本的“第三拇指”。
研究发现,在使用“第三拇指”的短短五天后,大脑感觉运动皮层的活动发生了重大变化。最大的变化来自于大脑中负责手部表现的区域。一般来说,当我们使用工具时,我们的大脑不会改变其对手的生物表现。因此,以使用锤子为例,我们只需用手紧紧握住工具。我们的大脑仍然理解我们的手和五个手指的形状。
但这项新研究的惊人发现是手的基本表征在大脑中的变化有多快。在使用“第三拇指”的短短五天后,与每个手指相关的大脑活动已经变得不那么明显。这意味着感觉运动皮层中的手部神经表征已经减少。
"在我们的实验室里,我们已经研究了一段时间的手部表征,我们通常看到手部表征保持非常稳定,在参与者内部和之间非常一致,"该研究的第一作者Paulina Kieliba解释说。"例如,即使在手部发生最深刻的变化--手臂被截断后,被截断的手的表征在大脑中仍然保持稳定。因此,看到它的变化,仅在使用第三拇指的5天后,对我们来说不是小事!"
一周后进行的后续核磁共振成像显示这些感觉运动变化已经恢复正常。Kieliba说,这种迅速恢复到正常神经手部表征的变化可能与研究的时间短有关。这项研究的这一特定方面需要更多的调查,因为如果身体增强装置永久性地改变了大脑控制身体的能力,可能会对安全产生重大影响。
"长期佩戴额外手臂的人,例如在工厂工作时,是否能够在之后开车回家时有效地重新适应他们的自然身体运动?"Kieliba问道。“我们必须确保这些设备可以安全使用,甚至在用户取下它们之后。”
而正是在这里,研究很快从学术上的好奇变成了具有现实世界意义的东西。工业外骨骼或提供额外肢体的设备已不再是科幻小说的范畴。因此,我们必须了解我们的大脑如何回应和适应这些设备,这一点至关重要。
“......如果我们把这些设备给儿童或青少年,会发生什么情况--增强功能会如何影响他们可塑性更强的大脑?”Clode问道。“我们需要确保通过学习控制一个增强装置,我们不会对生物手和身体的运动能力产生负面影响。”
这项新研究发表在《科学机器人》上。