O Uso do “Terceiro Polegar” Robótico pode Alterar a Forma como a Mão é Representada no Cérebro

Usar um ‘terceiro polegar’ robótico pode afetar a forma como a mão é representada no cérebro, descobriu um novo estudo liderado por pesquisadores da University College London.

O grupo treinou indivíduos para usar um polegar robótico adicional e descobriu que eles podiam realizar trabalhos habilidosos, como construir uma torre de blocos, com uma mão (agora com dois polegares). Os cientistas relataram na revista Science Robotics que os participantes educados para usar o polegar também sentiram que ele era uma parte de seu corpo.

O designer Dani Clode começou a desenvolver a ferramenta Third Thumb como parte de um projeto premiado de pós-graduação no Royal College of Art, buscando reformular a forma como assistimos às próteses, de alterar uma característica perdida para uma extensão do corpo humano. Mais tarde, ela foi convidada a se inscrever na equipe de neurocientistas da Professora Tamar Makin na UCL, que estava verificando como a mente pode se ajustar ao aumento do corpo.

O professor Makin (UCL Institute of Cognitive Neuroscience), o escritor principal do estudo, afirmou: “O aprimoramento do corpo é um campo em expansão voltado para a expansão de nossas habilidades físicas, mas não temos uma compreensão clara de como exatamente nossas mentes podem se adaptar a isso. estudando pessoas usando o terceiro polegar habilmente projetado de Dani, procuramos responder às questões essenciais sobre se a mente humana pode suportar um componente adicional do corpo e também como a tecnologia moderna pode influenciar nossa mente. “

O terceiro polegar é impresso em 3D, tornando-o fácil de personalizar, e é usado na lateral da mão oposta ao polegar do usuário, próximo ao dedo mínimo (mindinho). O usuário regula-o com unidades de detecção de pressão fixadas em seus pés, na parte inferior dos dedos grandes. Conectados sem fio ao polegar, ambos os sensores do dedo controlam vários movimentos do polegar, respondendo imediatamente aos ajustes de pressão refinados do usuário.

Para a pesquisa, 20 participantes foram instruídos a utilizar o polegar por cinco dias, durante os quais também foram orientados a fazer a residência do polegar todos os dias após o treinamento para usá-lo em situações da vida diária, completando de 2 a seis horas de uso diariamente. Esses participantes foram comparados a uma equipe adicional de 10 indivíduos de controle que usaram uma versão do polegar fixo enquanto completavam o mesmo treinamento.

Durante as sessões diárias no laboratório, os participantes foram educados para utilizar o polegar, focando em tarefas que ajudassem a aprimorar o trabalho em equipe entre a mão e o polegar, como receber várias rodadas ou taças de vinho com uma das mãos. Eles descobriram o básico do uso do polegar rapidamente, enquanto o treinamento permitiu que melhorassem efetivamente o controle motor, a maestria e também o controle mão-polegar. Quando distraídos, os indivíduos também podem usar o polegar – desenvolvendo uma torre de xilogravura enquanto resolvem um problema de matemática – ou com os olhos vendados.

O desenvolvedor Dani Clode (UCL Institute of Cognitive Neuroscience e Dani Clode Layout), que se tornou parte da equipe de estudo central, disse: “Nosso estudo de pesquisa revela que as pessoas podem descobrir rapidamente como regular um dispositivo de aprimoramento e também usá-lo para sua vantagem, sem pensar demais . Vimos que, ao usar o terceiro polegar, os indivíduos mudavam os movimentos naturais das mãos e também relataram que o polegar do robô parecia parte de seu próprio corpo. “

A primeira redatora do estudo, Paulina Kieliba (UCL Institute of Cognitive Neuroscience), afirmou: “O aprimoramento do corpo pode um dia ser valioso para a cultura em vários métodos, como permitir que um cirurgião administre sem um assistente ou um operário de fábrica para trabalhar mais com sucesso. Esta linha de trabalho pode transformar o conceito de prótese, e pode ajudar uma pessoa que completa ou momentaneamente pode usar uma mão para fazer tudo mantendo essa mão. Mas para chegar lá, precisamos prosseguir no olhar para o desafiador, interdisciplinar indagações de como esses dispositivos se conectam com nossos cérebros. “

Antes e depois do treinamento, os pesquisadores escanearam os cérebros dos indivíduos usando fMRI enquanto os participantes moviam seus dedos separadamente (eles não estavam colocando o polegar enquanto estavam no scanner). Os cientistas descobriram mudanças sutis, mas significativas, em como a mão que tinha sido impulsionada com o terceiro polegar (mas não a outra mão) era representada no córtex sensório-motor do cérebro. Em nossos cérebros, cada dedo representa definitivamente os outros; entre os indivíduos do estudo, o padrão de atividade mental que representa cada dedo privado tornou-se muito mais comparável (muito menos distinto).

Uma semana depois, vários indivíduos foram examinados novamente e também as mudanças na localização das mãos em suas mentes diminuíram, sugerindo que as modificações não poderiam ser de longo prazo, embora ainda mais pesquisas sejam necessárias para verificar isso.

Paulina Kieliba afirmou: “Nossa pesquisa é a inicial investigando o uso de uma ferramenta de aprimoramento além de um laboratório. O estudo de pesquisa de aumento inicial envolveu vários dias de treinamento prolongado e foi o primeiro a ter um grupo de comparação não treinado. O sucesso de nosso estudo mostra o valor de neurocientistas trabalhando em conjunto com designers e também engenheiros para garantir que os dispositivos de aprimoramento aproveitem a capacidade de nossa mente de descobrir e ajustar, ao mesmo tempo que garantem que os dispositivos de aprimoramento possam ser utilizados com segurança. “

O professor Makin incluiu: “A evolução não nos preparou para utilizar uma parte adicional do corpo, assim como descobrimos que para prolongar nossas capacidades em métodos novos e também imprevistos, o cérebro precisará se adaptar à representação do corpo biológico.”

Referência: “O aumento robótico da mão impulsiona mudanças na representação do corpo neural” por Paulina Kieliba, Danielle Clode, Roni O. Maimon-Mor e Tamar R. Makin, 19 de maio de 2021, Science Robotics.
DOI: 10.1126 / scirobotics.abd7935