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

 


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