전동 보철물은 새로운 것이 아니다. 하지만 잃어버린 부분을 대체하는 것이 아니라 확장된 기능을 제공하는 동시에 뇌와 신체의 관계에 대한 통찰력을 제공하는 인공 신체 부분은 어떤가?

이것이 발가락으로 제어되는 손의 3D 프린팅 확장 장치인 세 번째 엄지을 개발한 증강 디자이너 Dani Clode의 주요 연구 초점이다.

Clode와 그녀의 동료들은 유니버시티 칼리지 런던 및 케임브리지 대학교의 가소성 연구실과의 공동 신경과학 연구를 통해 뇌가 증강에 어떻게 적응하는지 더 잘 이해하고 신경가소성의 한계에 대해 더 많이 배우기를 희망한다.

보철 및 증강 장치의 제어 및 유용성을 개선하기 위해 이를 가장 잘 활용하는 방법을 탐색한다.

세 번째 엄지(The Third Thumb)는 발가락으로 제어할 수 있는 손의 3D 프린팅 엄지 확장이다. 이 프로젝트는 우리 몸과 증강 및 보철 기술 사이의 관계를 탐구한다. 일부는 도구, 일부는 경험, 일부는 연구이다. 인공 확장에 대한 인간의 반응을 더 잘 이해할 수 있는 촉매이자 모델이다. 세 번째 엄지는 '능력'의 정의에 대해 필요한 대화를 유도한다. 보철물(prosthesis)이라는 단어의 어원은 '추가하다, 끼우다'를 의미했다. 따라서 수정하거나 교체하는 것이 아니라 확장하는 것이다. 이 프로젝트는 이 단어의 기원에서 영감을 받아 인간의 증강을 탐구하고 보철을 신체의 확장으로 재구성하는 것을 목표로 한다.

세 번째 엄지(The Third Thumb)는 현재 유니버시티 칼리지 런던 및 케임브리지 대학교의 The Plasticity Lab과 공동으로 신경 과학 연구를 위해 개발 및 활용되고 있다. 우리의 뇌가 증강에 어떻게 적응할 수 있는지 조사함으로써 우리는 신경 가소성의 경계를 탐구하고 이전에 없었던 신체 부위를 제어하기 위해 뇌가 어떤 자원을 사용하는지 확인하고 궁극적으로 사용성 및 제어를 개선하기 위해 어떻게 활용할 수 있는지 조사할 수 있다.

로봇 손 확대는 신경 신체 표현의 변화를 주도한다.

인간은 증강을 통해 제공되는 기회에 오랫동안 매료되어 왔다. 이 비전은 기술 혁신에 의존할 뿐만 아니라 학습, 적응 및 증강 장치와의 인터페이스에 대한 뇌의 능력에 크게 의존한다.

여기에서 연구원들은 추가 로봇 엄지를 사용하여 성공적인 운동 증강이 달성될 수 있는지 여부와 생물학적 손의 신경 표현 및 기능에 미치는 영향을 조사했다. 신체 건강한 참가자는 실험실 기반 및 구조화되지 않은 일상 사용을 포함하여 5일 동안 여분의 로봇 엄지(세 번째 엄지라고 함)를 사용하도록 교육을 받았다. 연구원들은 참가자들에게 증강된 손 만을 사용하여 일반적인 양손 작업을 완료하도록 요구하고 핸드 로봇 상호 작용을 개발하는 능력을 조사했다.

참가자들은 훈련 전후에 증강된 손의 표현을 심문하도록 설계된 다양한 행동 및 뇌 영상 테스트에서 테스트를 받았다. 훈련은 인지 부하가 증가하거나 시력이 가려진 경우에도 세 번째 엄지 운동 제어, 손재주 및 핸드 로봇 조정을 개선했다.

또한 세 번째 엄지에 대한 구현 감각이 증가했다. 결과적으로 증강은 손 표현 및 운동 제어의 주요 측면에 영향을 미쳤다. 세 번째 엄지 사용은 생물학적 손의 자연스러운 운동학적 시너지를 약화시켰다.

게다가, 두뇌 해독은 세 번째 엄지손가락을 착용하지 않은 동안에도 훈련 후 증강된 손의 운동 표현의 약간의 붕괴를 드러냈다. 이와 함께, 이들의 연구 결과는 유연한 사용 가능성, 인지 의존도 감소 및 구현 감각 증가와 함께 운동 증강이 쉽게 달성될 수 있음을 보여준다.

그러나 확대로 인해 생물학적 손 표현이 변경될 수 있다. 이러한 신경인지 결과는 미래 증강 기술의 성공적인 구현에 매우 중요하다.