Was macht ein dritter Daumen mit dem Gehirn?

Die Menschen sind seit langem fasziniert von den Möglichkeiten, die sich durch Augmentierungen etwa eines zusätzlichen Körpergliedes ergeben, was auch eng mit den Fähigkeiten des Gehirns zusammenhängt, zu lernen, sich anzupassen und mit solchen Augmentationsgeräten zu interagieren. Kieliba et al. (2021) haben jüngst untersucht, ob eine erfolgreiche motorische Augmentation mit einem zusätzlichen Roboterdaumen möglich ist, und welche Auswirkungen dies auf die neuronale Repräsentation und Funktion der biologischen Hand hat.

ProbandInnen wurden über fünf Tage hinweg im Umgang mit einem zusätzlichen Roboterdaumen – dritter Daumen – trainiert, sowohl im Labor als auch im unstrukturierten täglichen Gebrauch. Man forderte die TeilnehmerInnen auf, normale bimanuelle Aufgaben nur mit der augmentierten Hand zu erledigen und untersuchten deren Fähigkeit, Hand-Roboter-Interaktionen zu entwickeln. Der Fokus lag dabei auf Aufgaben, bei denen eine Zusammenarbeit zwischen der Hand und dem technischen Zusatzfinger nötig war, etwa das Aufheben mehrerer Bälle oder Weingläser mit nur einer Hand. Das Training verbesserte die motorische Kontrolle des dritten Daumens, die Geschicklichkeit und die Hand-Roboter-Koordination, selbst wenn die kognitive Belastung erhöht war oder die Sicht verdeckt war, und führte auch zu einem erhöhten Gefühl der Verkörperung des dritten Daumens.

Um den Auswirkungen auf Gehirnfunktionen auf die Spur zu kommen, hat man vor und nach der Gewöhnung an das Gerät die Hirnaktivität der ProbandInnen mittels funktioneller Magnetresonanztomographie untersucht. Dabei gab es signifikante Veränderungen, wie die Hand, die mit dem dritten Daumen erweitert worden war, im sensomotorischen Cortex des Gehirns repräsentiert wurde. Eine Woche nach der Nutzungszeit waren die Veränderungen in der Gehirnaktivität allerdings wieder verschwunden, d. h., bei der kurzen Gewöhnungsphase von fünf Tagen waren die Effekte offenbar nicht von Dauer. Die Verwendung des dritten Daumens schwächte auch die natürlichen kinematischen Synergien der biologischen Hand. Darüber hinaus zeigte die Hirndekodierung einen leichten Rückgang der motorischen Repräsentation der augmentierten Hand nach dem Training, auch wenn der dritte Daumen nicht getragen wurde.

Video: https://www.wissenschaft.de/wp-content/uploads/k/i/kieliba9.mp4

 

Berührungen zwischen Mensch und Robotern

Es ist bekannt, dass sich Berührungen zwischen Menschen positiv auswirken, denn diese können etwa Stress reduzieren und das Immunsystem stärken, doch ob das auch für den Kontakt mit Roboter gilt, ist noch unklar, wobei einige Studien zum Kontakt zwischen Mensch und Roboter ebenfalls Effekte von Berührungen nachweisen konnten, wenn auch die Ergebnisse nicht einheitlich waren.

Eine aktuelle Studie von Hoffmann & Krämer (2021) mit Studierenden hat festgestellt, dass wenn ein humanoider Roboter Menschen während einer Unterhaltung diese berührt, sie sich besser fühlen und eher bereit sind, einer Aufforderung nachzukommen als ohne diese Berührung. In dieser Studie mussten die ProbandInnen eine Unterhaltung mit dem humanoiden Roboter NAO der Firma Softbank Robotics führen, wobei während des Gesprächs, in dem es um ein Studienberatungsthema ging, der Roboter einigen Teilnehmerinnen und Teilnehmern scheinbar spontan kurz die Hand tätschelte. Die so berührten Versuchspersonen reagierten durchweg positiv, denn die meisten lächelten oder lachten, niemand zog die Hand weg. Die Bereitschaft, dem Ratschlag des Roboters zu folgen, indem sie ein bestimmtes Studienangebot in Betracht zogen, war bei den Versuchspersonen, die der Roboter berührt hatte, größer als bei denen, die keine Berührung erfahren hatten.

In einem anschließenden Fragebogen gaben diejenigen, die der Roboter berührt hatte, an, sich emotional besser zu fühlen als die anderen, auch wenn die Bewertung des Roboters und der Interaktion mit ihm sich zwischen den beiden Gruppen nicht unterschied.

Eine von einem Roboter ausgehende Berührung während des Gesprächs kann also positive Effekte auf die Erfahrung der Menschen haben. Allerdings stellen affektive Berührung ohne funktionalen Grund ein komplexes Phänomen dar, das nicht isoliert betrachtet werden sollte, was auch für Berührungen zwischen Menschen und Robotern gilt, die insbesondere durch das Aussehen und Material des Roboters unterschiedlich empfunden werden können.