Люди на удивление быстро учатся управлять роботизированной третьей рукой

Новое исследование показало, что на удивление легко научиться управлять дополнительной конечностью, несмотря на то, что людям не приходилось делать это в течение миллионов лет, с тех пор как некоторые предковые виды потеряли свои хвосты. Следует признать, что исследование продемонстрировало возможность перепрофилирования мышц ног вместо использования настоящей дополнительной конечности, но оно все же может открыть дверь к лучшим хирургическим результатам. Исследование опубликовано в IEEE Open Journal of Engineering.

Люди с поврежденными или ампутированными руками или ногами могут довольно быстро научиться управлять протезами конечностей, но для этого требуется всего лишь переориентировать цепи мозга, которые были с нами с незапамятных времен. Мы также быстро осваиваем инструменты, но, учитывая то, что мы узнаем об изготовлении инструментов у других приматов, это, вероятно, также является применением того, что наши предки освоили очень давно.

С другой стороны, на протяжении всей нашей эволюции у нас была только одна другая рука, поэтому идея управления собственными конечностями, а также некоторыми дополнительными роботизированными конечностями — это совершенно новая территория. Какие бы мозговые схемы ни развились у кальмаров и осьминогов, чтобы все работало гармонично, они появились намного позже нашего последнего общего предка.

Следовательно, когда англо-австралийское сотрудничество дало людям дополнительные конечности, которыми они могли управлять одновременно со своими руками, было разумно ожидать, что дела пойдут не так хорошо. Удивительно, но испытуемые схватились очень быстро.

«Многие задачи в повседневной жизни, такие как открытие двери с большим пакетом, требуют более двух рук», — сказала в своем заявлении доктор Екатерина Иванова из Университета Королевы Марии. «Сверхштатное роботизированное оружие было предложено как способ облегчить людям выполнение этих задач, но до сих пор не было ясно, насколько легко им будет пользоваться». 

Предоставление людям настоящей роботизированной руки, управляемой разумом, на данный момент было бы слишком дорого. Вместо этого Иванова и ее коллеги предложили испытуемым сыграть в компьютерную игру, в которой требовалось действие трех эффекторов для перемещения центра масс треугольника за три секунды. 

Двумя эффекторами управляли с помощью ручного управления, а третьим - ножным. Некоторым было проведено четыре 15-минутных занятия по его использованию; остальным пришлось сотрудничать с партнером, который вместо этого управлял третьим эффектором. Чтобы все было честно, партнер также контролировал ногой третий эффектор; Можно было избежать умственного напряжения, связанного с управлением всеми тремя одновременно, но ступням не приходилось конкурировать с руками в точном управлении движениями.

Предыдущее исследование с использованием аналогичной задачи показало, что работа с партнером дает лучшие результаты, чем попытка контролировать все три виртуальные конечности одновременно. Однако в этом случае те, кто действовал самостоятельно, были задействованы без подготовки.

На этот раз обе группы выступили одинаково хорошо, а значит, всего час понадобился, чтобы научиться эффективно использовать виртуальную третью руку. Иванова и коллеги отмечают, насколько это впечатляет. «Когда пара выполняет задание, они могут использовать всю свою жизнь взаимодействия, работая с другими людьми», — пишут они. Представление с тремя руками гораздо новее.

«Наши результаты многообещающи для разработки дополнительного роботизированного оружия», — сказала Иванова. «Они предполагают, что это оружие можно использовать для помощи людям в различных задачах, таких как хирургия, промышленные работы или реабилитация».