“第三根拇指”可由人腦操控

近年來，“第三隻手”、“第三條腿”等身體增強型設備陸續出現。早前，英國倫敦大學學院(UCL)網站報道，該校科學家研製出一種機器拇指——“第三根拇指”，並讓受試物件使用這個機器拇指。

“第三拇指”3D列印製作，佩戴在與用戶實際拇指相對的一側，靠近小指。嵌入資料的手套柔性感測器可以很好的追蹤手部動作，該傳感器具有十九個自由度，能夠測量手指的掌指骨(MCP)，近端指間關節(PIP)和遠端指間關節的關節角度。佩戴者通過安裝在大腳趾下方的壓力感測器來控制它。通過無線連接到拇指，兩個腳趾感測器通過立即回應佩戴者壓力的細微變化來控制拇指的不同運動。最初，要啟動“拇指運動，用戶需要踩下壓力感應器。這種控制方式有點奇怪，但事實上，很多義肢都採用了這種方式，控制它其實並不容易，用戶需要搞清楚不同的任務需要對應多大的壓力。

為了研究人的大腦如何適應這種增強型技術，UCL的研究人員利用“第三拇指”進行了一項“人機合一”實驗。他們招募了二十名“第三拇指”的受試者，每人在實驗室裏花了五天時間訓練使用“第三拇指”，完成一套單手執行的任務，比如單手搭積木、一隻手拿起多個球或酒杯等，還要每天晚上把設備帶回家，每天共嘗試使用二到六個小時。

結果發現，受試者可以使用這個外來拇指有效地執行複雜和靈巧的任務，包括與兩個真正的拇指一起用積木搭建一個塔等。而且，受試者認為，隨着使用頻率和使用時間的增加，“第三根拇指”越來越像他們身體的一部分。有受試者表示：“感覺設備像是自己身體的一部分”，就算把眼睛蒙上也可以運用自如。

“第三根拇指”的設計師丹尼 · 克洛德表示，該項目旨在改變人們對義肢的看法——從基本的恢復喪失功能轉變為對人類能力的適度擴展。克洛德隨後加入UCL塔瑪 · 馬金教授領導的神經科學家團隊，探索大腦如何適應和掌控不斷被機器增強的身體。

UCL招募了一個由十名參與者組成的“空白對照組”。他們完成了同樣的五天訓練方案，但只使用正常的五根手指來完成訓練任務，不使用增強拇指。在研究開始和結束時，所有參與者都接受了核磁共振掃描，以追蹤他們在移動手指時的大腦活動。結果驚人的發現，在使用“第三拇指”的短短五天後，受試者大腦感覺運動皮層的活動發生了顯著變化，尤其是負責手部表現的區域。正常來說，大腦對五根手指中的每一根都有不同的感受區；而使用了“第三拇指”後，對應於每個手指的大腦活動模式變得幾乎相同。

UCL認知神經科學研究所的保利娜說：“身體增強技術有朝一日可能會在多個領域大顯身手，比如讓外科醫生不用助手即可獨立完成手術，或者讓工人更高效地工作。但要實現這一目標，需要繼續研究這些設備如何與我們的大腦互動這一複雜的跨學科問題。”

水 登