Обучение управлению дополнительной конечностью: Удивительно легкая задача, показало новое исследование

В ходе новаторского исследования ученые обнаружили, что человек может быстро научиться управлять дополнительной конечностью, несмотря на то, что у него не было необходимости делать это в течение миллионов лет.

Хотя исследование было посвящено перепрофилированию мышц ног, а не управлению настоящей дополнительной конечностью, полученные результаты могут иметь большое значение для развития хирургии и протезирования конечностей.

Люди продемонстрировали способность адаптироваться и учиться пользоваться протезами или переориентировать мозговые схемы для управления поврежденными или ампутированными руками и ногами. Такая способность к адаптации, вероятно, обусловлена тем, что наши предки умели изготавливать орудия труда и перенастраивать мозговые схемы, которые были у нас с древних времен. Однако концепция управления собственными конечностями и дополнительными роботизированными конечностями является относительно неизведанной.

Чтобы изучить эту неизведанную область, англо-австралийские специалисты провели исследование, в ходе которого участникам были предоставлены дополнительные конечности, которыми они могли управлять одновременно с руками. Исследователи ожидали, что управление дополнительными конечностями будет сопряжено с определенными трудностями, поскольку для этого необходимо задействовать мозговые схемы, сформировавшиеся задолго до нашего последнего общего предка. Однако, к их удивлению, испытуемые быстро справились с поставленной задачей.

Доктор Екатерина Иванова из Университета королевы Марии объяснила, что многие повседневные задачи, например, перенос большого пакета или открывание двери, часто требуют более двух рук. В качестве решения для облегчения таких задач были предложены сверхнормативные роботизированные руки, однако до сих пор удобство их использования оставалось под вопросом.

Чтобы проверить возможность управления дополнительной конечностью, участники эксперимента сыграли в компьютерную игру, в которой требовалось координировать работу трех эффекторов для перемещения центра масс треугольника за определенное время. Два из эффекторов управлялись с помощью рук, а третий — с помощью ног. Одни участники проходили четыре 15-минутные тренировки, другие работали с партнером, который управлял третьим эффектором с помощью ноги. Это обеспечивало справедливость и устраняло психическую нагрузку, связанную с одновременным управлением всеми тремя конечностями.

Предыдущие исследования показали, что работа с партнером дает лучшие результаты по сравнению с индивидуальным управлением всеми тремя конечностями. Однако в этих исследованиях участники не проходили никакого обучения. В данном исследовании обе группы показали одинаково высокие результаты, что свидетельствует о том, что для эффективного использования виртуальной третьей руки потребовался всего один час обучения. Это замечательное достижение, если учесть, что люди имеют опыт работы с другими людьми в течение всей жизни, но относительно недавно научились работать с тремя руками.

Результаты этого исследования перспективны для разработки сверхнормативных роботизированных рук. Иванова считает, что такие руки могут быть использованы в различных областях, таких как хирургия, промышленные работы и реабилитация. Полученные результаты свидетельствуют о возможности расширения возможностей человека за счет интеграции дополнительных конечностей.

Исследование, опубликованное в IEEE Open Journal of Engineering, открывает новые возможности для будущего протезирования и хирургии. При дальнейших исследованиях и разработках концепция оперирования дополнительной конечностью может стать реальностью, совершив революцию в различных отраслях промышленности и улучшив качество жизни людей с нарушениями конечностей.