Una investigación alentadora encuentra que el cerebro se adapta al 'tercer pulgar'

 Dani Clode Third Thumb prótesis impresa en 3D

Investigadores del University College London están dando un nuevo significado a la expresión "todos los pulgares".

Han realizado un proyecto de posgrado galardonado del Royal College of Art en Londres y lo están usando para probar la reacción del cerebro para hacer frente a partes adicionales del cuerpo.

La idea detrás del proyecto del College of Art era replantear los puntos de vista tradicionales de las prótesis mediante el uso de un pulgar robótico que se puede sujetar a una mano.

"Nuestro estudio muestra que las personas pueden aprender rápidamente a controlar un dispositivo de aumento y usarlo para su beneficio, sin pensar demasiado", Dani Clode (en la foto de arriba), el diseñador del pulgar robótico y un miembro del equipo de investigación de la UCL que investiga cómo el cerebro se adapta al aumento corporal, dijo en un comunicado.

"Vimos que al usar el tercer pulgar, las personas cambiaban sus movimientos naturales de la mano, y también informaron que el el pulgar robótico se sentía como parte de su propio cuerpo ".

Si tener dos pulgares es bueno, ¿es mejor tener tres pulgares? No necesariamente, sostuvo Howie Choset codirector del Laboratorio de Biorrobótica en la Universidad Carnegie Mellon en Pittsburgh.

"Nuestros pulgares no son solo componentes", dijo a TechNewsWorld. "Son parte de un sistema".

"Tener un pulgar adicional no significa nada", dijo. "Depende de cómo funcione ese pulgar en el contexto del nuevo sistema".

Pulgar controlado con el dedo del pie

Para su experimento, el equipo entrenó a 30 personas para usar el pulgar robótico y descubrió que los participantes podían realizar una variedad de tareas que requerían destreza, como construir una torre de bloques con una mano. [19659003] El pulgar robótico se puede fabricar con una impresora 3D, por lo que no solo es relativamente fácil de producir, sino también fácil de personalizar.

El dispositivo se coloca frente al pulgar real en la mano, justo debajo del dedo meñique. Se controla a través de sensores colocados debajo de los dedos gordos de los pies del usuario. La presión sutil sobre los sensores manipula el dispositivo a través de una conexión inalámbrica.

Veinte de los participantes fueron capacitados para usar el pulgar robot durante cinco días. Durante ese tiempo, se les animó a que se llevaran el dispositivo a casa y lo usaran para las tareas diarias. Los investigadores estiman que los participantes usaron el dispositivo entre dos y seis horas al día.

Otro grupo de 10 participantes usó una versión estática del pulgar robótico mientras completaba el mismo curso de capacitación.

En el laboratorio, la capacitación se centró en permitir a los participantes realizar tareas que ayuden a aumentar la cooperación entre el pulgar robótico y la mano estaba adjunto a tareas como recoger con una sola mano varias bolas o copas de vino.

Según los investigadores, los participantes pudieron aprender los conceptos básicos de la manipulación del pulgar muy rápidamente, mientras que el entrenamiento les ayudó a ganar control motor, destreza y coordinación mano-pulgar con el dispositivo.

Los participantes podrían eventualmente incluso usar el pulgar robótico mientras estaban distraídos. Podrían construir una torre de bloques de madera mientras resuelven un problema de matemáticas, por ejemplo, o con los ojos vendados.

"Nuestro estudio es el primero en investigar el uso de un dispositivo de aumento fuera de un laboratorio", dijo Paulina, primera autora del estudio. Kieliba, dijo en un comunicado.

"Es el primer estudio de aumento llevado a cabo durante varios días de entrenamiento prolongado, y el primero en tener un grupo de comparación no capacitado", continuó.

"El éxito de nuestro estudio muestra la El valor de que los neurocientíficos trabajen en estrecha colaboración con diseñadores e ingenieros para garantizar que los dispositivos de aumento aprovechen al máximo la capacidad de nuestro cerebro para aprender y adaptarse, al mismo tiempo que garantizan que los dispositivos de aumento se puedan usar de forma segura ", agregó.

Cambios cerebrales sutiles

La autora principal del estudio, la profesora Tamar Makin señaló que el aumento corporal es un campo en crecimiento destinado a ampliar las capacidades físicas de un ser humano, pero que falta una comprensión clara de cómo nuestros cerebros pueden adaptarse a él.

"Al estudiar a las personas que utilizan el tercer pulgar inteligentemente diseñado por Dani, buscamos responder preguntas clave sobre si el cerebro humano puede soportar una parte adicional del cuerpo y cómo la tecnología podría afectar nuestro cerebro ", dijo en un comunicado.

" La evolución no nos ha preparado para usar una parte extra del cuerpo, y hemos descubierto que para ampliar nuestras capacidades de formas nuevas e inesperadas, el cerebro necesitará adaptar la representación de la cuerpo biológico ", agregó.

Antes y después del entrenamiento, los participantes fueron escaneados usando imágenes de resonancia magnética funcional, que mide la actividad cerebral al detectar cambios asociados con el flujo sanguíneo. Los sujetos, sin robo pulgar, movieron sus dedos mientras se escaneaban.

En su resumen del proyecto, los investigadores notaron que el aumento influyó en aspectos clave de la representación de la mano y el control motor. El uso del tercer pulgar debilitó las sinergias cinemáticas naturales de la mano biológica. Además, la decodificación del cerebro reveló un colapso leve de la representación motora de la mano aumentada después del entrenamiento, incluso cuando el tercer pulgar no estaba usado.

Los investigadores descubrieron cambios sutiles en la forma en que la mano que había estado usando el pulgar robótico estaba representada en el cerebro. corteza sensoriomotora. Por lo general, cada dedo se representa de forma distinta en el cerebro. En las manos robóticas, el patrón de actividad cerebral correspondiente a cada dedo era menos distinto de lo normal.

Sin embargo, las exploraciones tomadas una semana después mostraron que esos cambios en el área de la mano del cerebro habían disminuido. Eso sugiere que los efectos en el cerebro del uso del pulgar robótico no son a largo plazo, aunque reconocieron que se necesitaba más investigación para confirmar esa conclusión.

Choset señaló que el aumento corporal en el futuro será importante tanto para las personas discapacitadas como para las sanas . "Proporcionará prótesis para personas discapacitadas y para personas sanas que tienen trabajos en los que podrían usar la asistencia de una máquina, como levantar pesos pesados".

Kieliba sostuvo que el aumento corporal podría algún día ser valioso para la sociedad de muchas maneras, como permitir un cirujano para arreglárselas sin un asistente, o un trabajador de una fábrica para trabajar de manera más eficiente.

"Esta línea de trabajo podría revolucionar el concepto de prótesis, y podría ayudar a alguien que de manera permanente o temporal solo puede usar una mano, para hacer todo con esa mano ", dijo.

" Pero para llegar allí ", continuó," tenemos que seguir investigando las complicadas e interdisciplinarias cuestiones de cómo estos dispositivos interactúan con nuestro cerebro ".

" Este es un gran experimento para descubrir cómo funciona el cerebro humano ", añadió Karthik Ramani profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Purdue.

" No sabemos mucho sobre el cerebro humano ", le dijo a TechNe wsWorld, "y el vínculo entre las manos y la cabeza son realmente fundamentales".


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