تصور حرکت همزمان شستهای رباتیک و واقعی بر مغز تاثیر دارد
دانشمندان امارات متحده عربی در پژوهش جدیدی، تاثیر تصور همزمان حرکت شستهای طبیعی و شستهای رباتیک را بر تقویت شبکههای حسی-حرکتی مغز نشان دادهاند.
پژوهش جدیدی که در «دانشگاه نیویورک ابوظبی»(NYUAD) انجام شده است، نشان میدهد که تصور حرکت با هر دو انگشت شست معمولی انسان و یک انگشت شست رباتیک اضافی میتواند کاری بیش از ورزش ذهن انجام دهد و ممکن است شبکههای مغزی مسئول حس کردن و کنترل حرکت را تقویت کند.
به نقل از ساینمگ، پژوهشگران در این پروژه بررسی کردهاند که وقتی افراد حرکت همزمان یک شست طبیعی و یک شست رباتیک اضافی را تصور میکنند، مغز چگونه واکنش نشان میدهد. این پژوهش، نگاهی اجمالی را به چگونگی سازگاری سیستم عصبی انسان با اندامهای رباتیک پوشیدنی دارد که قابلیتهای فیزیکی بدن را گسترش میدهند، نه این که صرفاً تواناییهای ازدسترفته را بازیابی کنند.
مفهوم انگشت شست رباتیک با مفهوم یک پروتز معمولی متفاوت است. پروتز معمولاً جایگزین یک عضو ازدسترفته بدن میشود و برای بازتولید عملکردی طراحی شده است که کاربر دیگر آن را ندارد. در مقابل، یک دستگاه اضافی معمولا یک اندام یا انگشت را به بدن سالم اضافه میکند. بنابراین، انگشت شست رباتیک مورد بررسی در این پژوهش قرار نیست جایگزین انگشت شست بیولوژیکی کاربر شود. این انگشت شست به گونهای طراحی شده است که در کنار آن کار کند و به کاربر امکان دهد تا اشیاء را به روشهایی که با دست طبیعی به تنهایی غیرممکن است، بگیرد و تثبیت یا تنظیم کند. چالش علمی اصلی، تعیین این موضوع است که آیا مغز میتواند چنین دستگاه اضافی را در سیستم حرکتی موجود خود بگنجاند یا خیر.
این پژوهش بر تصویرسازی حرکتی تمرکز دارد که توانایی شبیهسازی ذهنی یک عمل بدون انجام فیزیکی آن است. وقتی یک شخص حرکت دادن دست یا انگشت خود را تصور میکند، بسیاری از همان مناطق مغزی دخیل در حرکت واقعی فعال میشوند. تصویرسازی حرکتی به طور گسترده در توانبخشی، تمرینهای ورزشی و رابطهای مغز و رایانه استفاده میشود، زیرا میتواند شبکههای حرکتی را بدون نیاز به حرکت عضلانی قابل مشاهده درگیر کند. در این پژوهش جدید، شرکتکنندگان تصور کردند که شست طبیعی و شست رباتیک خود را به طور همزمان حرکت میدهند و یک کار ذهنی دشوار ایجاد کردند که مستلزم آن بود تا مغز دو عامل مؤثر هماهنگ را به طور همزمان نشان دهد.
این نوع تصویرسازی دوگانه، راهی را برای پژوهشگران فراهم میکند تا محدودیتهای طرحواره بدن انسان را بررسی کنند. در شرایط عادی، سیستم عصبی باید تعداد ثابتی از اندامها و انگشتان را هماهنگ کند و اطلاعات بصری، لمسی و حس عمقی را در یک حس منسجم از کنترل بدن ترکیب کند. معرفی یک انگشت شست رباتیک، این مدل را پیچیده میکند.
مغز باید بین انگشت بیولوژیکی و انگشت مصنوعی تمایز قائل شود و در عین حال، نحوه تعامل حرکات آنها را نیز برنامهریزی کند. یافتههای این پژوهش نشان میدهند که این فرآیند صرفاً امکانپذیر نیست؛ بلکه تصویرسازی همزمان ممکن است به طور فعال شبکههای حسی-حرکتی را که از تجربه و کنترل حرکت پشتیبانی میکنند، تقویت کند.
شبکههای جنبشی مغز، سیگنالهای عضلات، مفاصل و پوست را با برنامهریزی حرکتی سطح بالاتر ادغام میکنند. آنها به افراد امکان میدهند تا تخمین بزنند که یک اندام در کجا قرار دارد، چگونه حرکت میکند و چه نیرویی ممکن است برای انجام یک کار لازم باشد. تقویت این شبکهها برای فناوریهایی که به کنترل شهودی وابسته هستند، مهم است؛ زیرا یک اندام رباتیک زمانی مفیدتر میشود که کار کردن با آن کمتر شبیه به صدور فرمان به یک خودرو و بیشتر شبیه به هدایت بخشی از بدن باشد.
یافتهها این احتمال را نیز افزایش میدهند که تصویرسازی حرکتی میتواند مغز را پیش از استفاده فیزیکی از اندام رباتیک آماده کند. تمرین ذهنی بر انعطافپذیری عصبی نیز تأثیر میگذارد که توانایی سیستم عصبی در سازماندهی مجدد اتصالات خود در پاسخ به یادگیری و تجربه است.
اگر تصور یک انگشت شست رباتیک بتواند شبکههای درگیر در نمایش حرکت را تقویت کند، جلسات تصویرسازی ساختاریافته در نهایت ممکن است در تنظیم رباتهای پوشیدنی گنجانده شوند. کاربران میتوانند هماهنگی انگشتان بیولوژیکی و مصنوعی را به صورت ذهنی تمرین کنند و به الگوریتمهای کنترل و سیستم عصبی امکان دهند تا با هم سازگار شوند. چنین رویکردی میتواند زمانی ارزشمند باشد که تمرین بدنی خستهکننده، غیرعملی یا محدود به در دسترس بودن دستگاه باشد.
همچنان که تقویت رباتیک از نمایشهای آزمایشگاهی به سمت دستگاههای عملی حرکت میکند، مرز بین حرکت بیولوژیکی و مصنوعی ممکن است به طور فزایندهای انعطافپذیر شود.
این پژوهش نشان میدهد که اولین گام برای کار با یک انگشت شست اضافی ممکن است اصلاً حرکت فیزیکی نباشد، بلکه توانایی تصور آن باشد. با درگیر کردن مکرر شبکههای حسی-حرکتی مغز، کاربران ممکن است بتوانند نمایش یکپارچهتری را از یک ماشین متصل به بدن ایجاد کنند.
این احتمال، پژوهش حاضر را به یک نشانه قانعکننده از مسیری تبدیل میکند که تعامل انسان و ماشین ممکن است به سوی آن برود. این مسیر، جایگزینی بدن نیست؛ بلکه گسترش چیزی است که مغز آن را بخشی از ظرفیت خود برای عمل میداند.
این پژوهش در مجله «Communications Engineering» به چاپ رسید.
نظر شما