Как дополнительный палец на руке изменяет наш мозг: будущее аугментаций
Несколько лет назад лондонский дизайнер по имени Дани Клод представил миру «Третий большой палец» — дополнительный роботизированный палец, управляемый с помощью датчиков давления. Проект был скорее новинкой, чем функциональным прототипом, и был предназначен для исследования футуристических идей, связанных с увеличением возможностей нашего тела.
Команда нейробиологов, работающих в лаборатории при Университетском колледже Лондона, увидела в новостях «Третий палец» и немедленно связалась с Клодом. Они изучали, как человеческий мозг адаптируется к работе с аугментациями, и новинка оказалась идеальным устройством, которое могло бы значительно ускорить работу.
«Расширение тела — это растущая область, направленная на расширение наших физических возможностей, но нам не хватает четкого понимания того, как именно мозг может адаптироваться к этому», — объясняет Тамир Макин, руководитель лаборатории пластичности и ведущий автор нового исследования. Используя «Третий большой палец», ученые стремились ответить на ключевые вопросы о том, может ли человеческий мозг поддерживать дополнительную часть тела и как сама технология может повлиять на него в ответ».
Исследователи набрали 20 испытуемых, каждый из которых провел в лаборатории по пять дней, обучаясь работать с «Третьим пальцем». Им было рекомендовано брать устройство с собой домой каждый вечер и пытаться использовать его в общей сложности от двух до шести часов в день.
В начале и в конце исследования всех участников сканировали с помощью МРТ, чтобы отслеживать активность мозга при движении пальцами. Также была набрана контрольная группа из десяти человек, которые прошли тот же пятидневный тренировочный протокол, но использовали статическую версию устройства.
Исследование показало, что всего через пять дней использования «Третьего большого пальца» произошли значительные изменения в активности сенсомоторной коры головного мозга. Самое большое изменение произошло в областях мозга, отвечающих за представление о руках.
Обычно, когда мы используем инструменты, наш мозг не меняет своего биологического представления о руке. Например, чтобы использовать молоток, мы просто крепко сжимаем инструмент, потому что мозг помнит ее форму и расположение пяти пальцев.
Но поразительным открытием нового исследования стало то, как быстро это фундаментальное представление руки изменилось в мозгу при добавлении аугментики. Всего через пять дней использования дополнительного большого пальца активность мозга, связанная с каждым пальцем, стала менее отчетливой. Это означает, что представление о руке в сенсомоторной коре головного мозга начало трансформироваться.
«Мы уже некоторое время изучаем восприятие мозгом рук, и обычно видим, что представление о них остается очень стабильным, очень согласованным», — объясняет Паулина Килиба, первый автор исследования. «Например, даже после самых глубоких изменений, таких как ампутация кисти или целой руки, изображение ампутированной конечности в мозгу остается стабильным. Так что возможность увидеть, как оно начало меняться всего через 5 дней использования третьего пальца, стала для нас большой неожиданностью».
Контрольная МРТ, проведенная через неделю, показала, что сенсомоторные изменения нормализовались. Килиба говорит, что такое быстрое возвращение к нормальному представлению о нейронах руки может быть связано с короткими временными рамками исследования. Этот конкретный аспект исследования требует гораздо большего изучения, поскольку может спровоцировать серьезные последствия, если устройства расширения тела навсегда изменят способность мозга управлять этим самым телом.
Именно поэтому исследование быстро превращается из академического интереса в нечто, имеющее значение для реального мира. Промышленные экзоскелеты или устройства с дополнительными конечностями больше не являются областью научной фантастики. Поэтому очень важно понимать, как наш мозг реагирует и адаптируется к ним – а также знать пределы этой адаптации.