Человек может получить крылья, щупальца и дополнительные конечности: как ученые расширяют возможности наших тел
Исследователи уже разработали «третий большой палец», управляемый движениями ноги, который позволяет владельцу отвинчивать бутылку, чистить банан или вдевать иголку одной рукой. Теперь эксперты считают, что большой палец — это только первый шаг к более крупным и впечатляющим дополнениям к человеческому телу.
Тамар Макин, профессор когнитивной неврологии Кембриджского университета, считает, что способность мозга адаптироваться к дополнительной конечности была «экстраординарной». Но масштабирование дизайна до более крупных аугментационных устройств сопряжено со своими препятствиями.
«Большой вопрос заключается в том, как вы будете контролировать часть тела, которой у вас никогда не было раньше? Когда мы работаем с технологиями замены частей тела, такими как протезы конечностей, цель довольно проста. Но теперь задача сложнее: нам нужно, чтобы вы продолжали использовать свое тело на полную мощность и, кроме того, обрели способность пользоваться новыми его органами», — отмечает исследователь.
В первую очередь ученых беспокоит то, не будут ли новые конечности или органы красть энергию у всего остального тела и не отразится ли это на общем самочувствии человека. На вопрос, возможно ли в принципе разработать крылья или даже щупальца, которыми мог бы пользоваться человек, профессор Макин ответила: «Да, с технической точки зрения. Технологии существуют, нам просто нужно их масштабировать. Существует ряд технологических проблем, которые нужно решить: например, вы хотите, чтобы они были удобными, не были слишком тяжелыми и их не нужно было бы подзаряжать от электрической розетки».
Настоящая проблема, по мнению Макин – это контроль. Если крыло может совершать движения только вверх и вниз, то у щупальца диапазон движений на порядок больше, а наш мозг при этом попросту не имеет подходящего функционала.
Однако выход есть. Коллега Макин, Дэни Клод, была автором проекта Third Thumb, впервые представленного в 2017 году. Он представлял собой роботизированный «лишний» большой палец, напечатанный на 3D-принтере, который носится на стороне руки, противоположной настоящему большому пальцу пользователя. Владелец управлял новым пальцем с помощью датчиков давления, прикрепленных к его ногам, на нижней стороне больших пальцев ног.
Мы уже писали про то, как 20 участников проекта обучались использовать большой палец в течение пяти дней: например, использовать его, чтобы поднимать одной рукой несколько мячей или бокалов с вином. Они очень быстро освоили основы работы с большим пальцем и даже могли использовать новый орган отвлекаясь или с завязанными глазами. В статье, опубликованной в журнале Science Robotics, команда сообщила, что участники все чаще ощущали, что большой палец является частью их собственного тела.
До и после тренировки исследователи сканировали мозг участников. Они обнаружили тонкие, но важные изменения в организации нейронных цепей, которые загораются, когда мы используем руки. По словам Макин: «Эволюция не подготовила нас к использованию дополнительной части тела, и мы обнаружили, что для расширения наших возможностей новыми и неожиданными способами мозгу необходимо адаптировать представление биологического тела».
Клод также разработала роботизированное извивающееся щупальце, которое действует как протез руки. Названное «Vine 2.0», оно имеет 26 отдельных позвонков, которые контролируются пользователем с помощью датчиков давления и электроники в обуви. Сильвестро Мичера из Школы повышения квалификации Сант-Анна в Пизе в настоящее время также работает над третьей рукой, которая прикрепляется к телу вокруг талии и управляется дыханием.
Исследователи обсудят свои достижения в области аугментации на ежегодной конференции Американской ассоциации содействия развитию науки в Вашингтоне.