นักวิจัยจากสหราชอาณาจักรเปิดเผยว่าการสวมนิ้วที่หกเทียมบนมือเป็นระยะเวลาหนึ่งส่งผลต่อการแสดงนิ้วมือในเยื่อหุ้มสมองสั่งการ พวกเขาขอให้ผู้คนสวมและใช้นิ้วหัวแม่มือเสริมที่ควบคุมเป็นเวลาหลายวันและติดตามการทำงานของเยื่อหุ้มสมองยนต์ก่อนและหลังการใช้ fMRI ปรากฎว่าหลังจากสวมใส่อุปกรณ์เป็นเวลาหลายวัน รูปแบบของการทำงานของสมองในเยื่อหุ้มสมองสั่งการที่เกี่ยวข้องกับแต่ละนิ้วมีความคล้ายคลึงกันมากขึ้น แต่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถย้อนกลับได้ บทความที่ตีพิมพ์ใน Science Robotics
แขนขาเทียมแบบเครื่องกลไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นแขนและขาเทียมที่ผู้คนสูญเสียเนื่องจากการบาดเจ็บหรือเจ็บป่วย ในด้านนี้ การพัฒนาทางเทคนิคที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของขาเทียมมีบทบาทสำคัญ ในขณะเดียวกันก็มีอีกทิศทางหนึ่งคือการขยายขีดความสามารถของร่างกายมนุษย์ด้วยความช่วยเหลือของแขนขาเทียมเพิ่มเติม พื้นที่นี้ค่อนข้างเล็กในตัวเอง และงานในส่วนนี้ไม่ได้เน้นที่การออกแบบแขนหรือขาระบบเครื่องกลไฟฟ้าใหม่ แต่ศึกษาว่าสมองรับรู้ส่วนต่างๆ ของร่างกายที่ไม่เคยควบคุมมาก่อนได้อย่างไร ในขณะเดียวกัน การรู้ว่าสมองสามารถปรับตัวในสภาวะดังกล่าวได้อย่างไรจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างแขนขาเพิ่มเติมที่สามารถใช้ในทางปฏิบัติและเป็นเวลานาน ไม่ใช่ในห้องปฏิบัติการ
ในปี 2560 Danielle Clode ได้พัฒนานิ้วหัวแม่มือพิเศษที่สามารถงอได้โดยการกดเซ็นเซอร์ในรองเท้าบู๊ตด้วยนิ้วเท้าของคุณ ในเวลานั้นนิ้วเป็นโครงการสำเร็จการศึกษาของ Claude ที่ Royal College of Art ในลอนดอน ต่อมา ทามาร์ มาคินแห่งมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน ซึ่งเชี่ยวชาญในการศึกษาการเป็นตัวแทนของส่วนต่างๆ ของร่างกายในสมอง ได้เชิญคลอดด์ให้ศึกษาอิทธิพลของนิ้วของเธอที่มีต่อตัวแทนนี้ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าตั้งแต่ระยะเริ่มต้นของการพัฒนา การเป็นตัวแทนของมือและนิ้วแต่ละนิ้วที่ชัดเจนนั้นก่อตัวขึ้นในสมอง Makin และเพื่อนร่วมงานตัดสินใจทำการทดลองโดยการวัดรูปแบบของกิจกรรมของเยื่อหุ้มสมองที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของนิ้วก่อน ระหว่าง และหลังการใช้นิ้วใหม่ที่ค่อนข้างยาวนาน
นิ้วติดอยู่กับมือที่อยู่ตรงข้ามกับนิ้วโป้งและประกอบด้วยสามส่วน ร่วมกับเขาสวมสร้อยข้อมือที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าสองตัวบนข้อมือดึงสายเคเบิลแล้วจึงขยับนิ้ว มีอิสระสองระดับ: นิ้วสามารถงอและหมุนได้ คลอดด์เลือกนิ้วเท้าของเธอเพื่อควบคุมนิ้วที่เกินมา - มีเซ็นเซอร์ความดันสองตัวอยู่ใต้นิ้วหัวแม่มือ ตัวหนึ่งมีหน้าที่งอ และอีกตัวควบคุมการหมุน รูปแบบนี้ปล่อยให้แฮนด์ฟรีและใช้งานได้ดี แต่ก็มีข้อเสียที่นิ้วไม่สามารถควบคุมขณะเดินได้
นักวิจัยคัดเลือกอาสาสมัครที่ถนัดขวา 36 คน (24 คนในกลุ่มหลักและ 12 คนในกลุ่มควบคุมซึ่งสวมนิ้วที่ไม่สามารถควบคุมได้) ในช่วงเวลาประมาณหนึ่งสัปดาห์ (เจ็ดถึงเก้าวัน) อาสาสมัครได้เข้าร่วมในการทดลองแปดครั้ง ในตอนแรก แต่ละคนสวมนิ้วพิเศษเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง ทำความคุ้นเคย เรียนรู้หลักการควบคุมและการฟังคำแนะนำในขั้นต่อไปของการทดลอง ตามด้วยเซสชั่นสี่ชั่วโมงที่มีงานและการสแกน fMRI ในอีก 5 วันข้างหน้า อาสาสมัครได้ปฏิบัติงานต่างๆ วันละ 2 ชั่วโมง เช่น การยกและจัดเรียงสิ่งของ ถือแก้วด้วยมือ และในขณะเดียวกันก็หยิบวัตถุขึ้นมาด้วยมือเดียวโดยใช้ช้อน และ เร็ว ๆ นี้. ตามด้วยการทดลองอีกสี่ชั่วโมงและการสแกน fMRI อีกครั้ง
ในระหว่างการศึกษา ผู้เขียนตัดสินใจที่จะสแกนอีกครั้ง 7-10 วันหลังจากสิ้นสุดการทดลอง แต่พวกเขาสามารถดึงดูดผู้เข้าร่วมได้เพียง 12 คนเท่านั้น
ระหว่างการทดลอง อาสาสมัครคุ้นเคยกับการใช้งานอุปกรณ์และเริ่มงานทั้งหมดให้เสร็จเร็วขึ้น ผู้เขียนยังได้ทดสอบความเคยชินกับนิ้วใหม่ด้วยการขอให้ผู้เข้าร่วมปิดนิ้วใหม่ด้วยนิ้วจริงโดยเปิดและปิดตา ในงานนี้ ยังมีการปรับปรุงการควบคุมตลอดการทดลองอีกด้วย ในระหว่างงานหนึ่ง อาสาสมัครถูกขอให้ทำงานด้วยนิ้ว (ของตัวเองและอีกอัน) และในขณะเดียวกันก็ทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ ดังนั้นนักวิจัยจึงตรวจสอบว่าภาระความรู้ความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อการควบคุมอย่างไร ปรากฎว่าไม่มีผลกระทบใด ๆ และผู้เข้าร่วมดำเนินการด้วยมือของพวกเขาอย่างมีประสิทธิภาพ
นักวิจัยพบว่าการทำงานร่วมกันของการเคลื่อนไหวทางจลนศาสตร์ลดลงในกลุ่มควบคุมเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม กล่าวคือ การเคลื่อนไหวมีความซับซ้อนมากขึ้นและต้องใช้ส่วนประกอบมากขึ้นในการอธิบาย และการเคลื่อนไหวของนิ้วมือแต่ละนิ้วมีความสัมพันธ์กันน้อยลง การเปลี่ยนแปลงในการประสานงานของการเคลื่อนไหวของนิ้วได้สนับสนุนผลการสแกน fMRI
เนื่องจากชิ้นส่วนโลหะที่นิ้ว อาสาสมัครไม่ได้สวมมันในเอกซ์เรย์ ในการควบคุม นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กิจกรรมของพื้นที่ของเยื่อหุ้มสมองสั่งการซึ่งเปิดใช้งานเมื่อใช้มือซ้าย (อุปกรณ์สวมใส่ทางด้านขวา) ระหว่างการสแกน ผู้เข้าร่วมจะขยับนิ้วแต่ละนิ้วสลับกัน ผลการวิจัยพบว่าในกลุ่มที่ควบคุมนิ้วระหว่างการทดลอง รูปแบบของกิจกรรมเยื่อหุ้มสมองสั่งการที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของนิ้วมือแต่ละนิ้วมีความแตกต่างกันน้อยลง ในขณะเดียวกันก็ไม่มีผลกับมือซ้าย การศึกษาสองสามวันหลังจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าการลดความแตกต่างระหว่างการแสดงนิ้วมือเริ่มฟื้นตัวบางส่วน
เปลี่ยนการแสดงนิ้วตามผล fMRI
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่การรวมแขนขาใหม่จะประสบความสำเร็จ ในเวลาเดียวกัน พวกเขาตั้งข้อสังเกตว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการฟื้นฟูการแสดงนิ้วหลังจากที่บุคคลหยุดใช้อุปกรณ์