36人にロボットの第3の親指を装着する実験では、全く新しい体の部位に適応し活用するという脳の不思議な能力が実証されたが、その方法については研究者たちがまだ解明を試みているところだ。
サード・サムは、英国ロンドンのロイヤル・カレッジ・オブ・アートで受賞歴のある卒業プロジェクトとして始まり、義肢に対する従来の認識を再構築することを目指しました。「このプロジェクトは、自分の体に装着された特別なものを操作する感覚をより深く理解するために始まりました」と、サード・サムのデザイナーであるダニ・クロード氏はメールで説明しました。「義手デザイナーとして、人と義肢の間にある独特な関係性を理解したいと思いました。それは他のどの製品とも異なる関係性であり、私はそれを探求したかったのです。」
実際、「第三の親指」は人間の身体の拡張を意味しており、「通常の」人間の機能の置き換えや回復とは対照的です。これは非常にトランスヒューマニズム的な概念ですが、人間の脳が追加された身体部分を意味のある形で支えられるのか、あるいは追加の認知負荷が長期的な影響を及ぼすのか、科学者たちはまだ分かっていません。
「これらの疑問は複雑であり、異なる分野の専門家の協力が必要です」と、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの認知神経科学教授で、可塑性研究室の所長であるタマー・マキン氏はメールで述べています。「私たちの研究では、ダニが巧みに設計した第三の親指を用いて、人間の脳がどのようにして余分な身体部位をサポートできるのか、そしてこの拡張技術が脳にどのような影響を与えるのかを探りました。」
これらの答えは重要です。なぜなら、親指がもう1つあれば、多くのメリットがもたらされる可能性があるからです。反復的で困難、かつ肉体的に負担の大きい作業を支援するだけでなく、片手を永久的または一時的に使えなくなった人々の支援にもなります。また、楽器の演奏方法（あるいは新しいタイプの楽器の発明！）や、全く新しいスポーツ活動の誕生など、全く新しい能力や活動を生み出す可能性もあるのです。
「より日常的なレベルでは、参加者の中には、親指を使って本のページをめくったり、バナナを持ちながら残りの指で皮をむいたり、片手でボトルを開けたりしたという報告もありました」と、UCLの神経科学者で、Science Robotics誌の最新研究論文の著者であるパウリナ・キエリバ氏はメールで述べています。「ほとんどの参加者は、手が他の作業でふさがっている間に、小さな物を拾ったり運んだりするのに親指を使っていました。個人的には、ポケットから鍵を取り出すと同時にスマートフォンでインターネットを閲覧するのに、親指は本当に便利だと感じました。」
36人の健康な参加者グループ（プロのミュージシャンは除く）がこの装置を使って訓練を受け、ブロックの塔を建てる、複数のボールを同時に操作する、スプーンでコーヒーカップをかき混ぜるなど、様々な課題を実行しました。参加者は、目隠しをしたり、数学の問題で気を散らされたりしながら、これらの課題の一部を実行することに成功しました。
「サード・サムは、足で操作する3Dプリント製の柔軟な親指延長装置です」と、UCLのデザイナーであるクロード氏は語る。「小指の横に装着し、靴のつま先部分に後付けされた2つの圧力センサーで制御される2つのモーターによって、親指のようにダイナミックに動きます。このセンサーは、サード・サムとワイヤレスで通信します。」
足を使ってこの装置を操作するのは奇妙に思えるかもしれないが、クロード氏はそれを車の運転、ミシンの使用、ピアノの演奏など、すべて足踏みペダルを使用する動作に例えた。
参加者は5日間デバイスを使用し、実験前後に脳のfMRIスキャンを実施しました。参加者はデバイスを使ってワイングラスを持ち上げたり、物を仕分けたり、日常生活を送るなど、すぐに学習しました。参加者は毎日Thumbを自宅に持ち帰り、1日2～6時間装着することが推奨されました。また、ロボット機能を持たない静止状態の親指を使用する対照群も作成されました。
訓練が終わる頃には、「参加者の中には、まるで親指が体の一部になったように感じ始めたという人もいました」とクロード氏は語った。「皆さんが親指と強い絆を築いているのを見て、私たちも驚きました」。参加者の中には「義肢に別れを告げるのに少し時間が必要だった」人もおり、「訓練が終わった後、何かが欠けているように感じた」という人もいたと彼女は付け加えた。
訓練が進むにつれて、参加者はデバイスの使い方を変え、新たな指の協調パターンを身につけました。これは手の動きだけでなく、脳にも記録されました。
脳の感覚運動野では、「それぞれの指は他の指とは明確に区別され、いわゆる手の表象を形成します」とキエリバ氏は説明した。デバイス使用後、被験者の脳内でこの手の表象は縮小し、個々の指に対応する神経活動パターンの明瞭性が低下し、より類似したものになった。
「これは、安全で成功する運動拡張に関心のあるすべての人にとって非常に重要なメッセージです。拡張により、脳が私たちの体を認識する方法が変化する可能性があります。この技術が広く実装される前に、それらの変化を理解し、さらに調査する必要があります」とキエリバ氏は述べた。
同時に、科学者たちは義肢装具が装着者と切断者の脳内でどのように表現されるかを研究する中で、脳の可塑性の証拠を見てきたとマキン氏は付け加えた。脳の可塑性は「双方向のプロセス」として理解でき、脳は義肢と装着者の身体の両方の表現を適応させ、適応性を向上させると彼女は述べた。
今後、研究チームは、歩行中でも使いやすい第三の親指（現在の設計では問題）と、fMRIスキャナーで安全に使用できる義手の開発を目指しています。これにより、デバイスを装着したまま脳を研究することが可能になります。拡張現実（AR）技術を活用したトランスヒューマンの未来が待ち受ける中、彼らの成功を心よりお祈り申し上げます。
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