科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

日本索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種機(jī)械手外骨骼，旨在幫助鋼琴家通過(guò)接觸新的運(yùn)動(dòng)技能來(lái)突破因身體限制導(dǎo)致的“天花板效應(yīng)”。研究成果發(fā)表在新一期《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》雜志上。

這種外骨骼能幫助鋼琴家以超越自身極限的速度快速?gòu)椬?。甚至移除外骨骼后，鋼琴家仍可用?jīng)過(guò)訓(xùn)練的手更快地彈奏琴鍵。有趣的是，即使未直接訓(xùn)練的手也表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)能力提升，這表明被動(dòng)快速手部運(yùn)動(dòng)有助克服學(xué)習(xí)瓶頸。

先前研究認(rèn)為，機(jī)器人輔助的被動(dòng)肢體運(yùn)動(dòng)可提升簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)技能，但其能否幫助音樂(lè)家突破技能上限仍是一個(gè)未知數(shù)。為探索這一問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了可獨(dú)立移動(dòng)各手指的機(jī)器人裝置，并對(duì)118名受訓(xùn)鋼琴家進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

參與者先在家練習(xí)鋼琴任務(wù)兩周，待表現(xiàn)穩(wěn)定后，接受了30分鐘手外骨骼被動(dòng)訓(xùn)練。該訓(xùn)練會(huì)在右手上產(chǎn)生快速、慢速、復(fù)雜或簡(jiǎn)單的手指運(yùn)動(dòng)模式。隨后，團(tuán)隊(duì)評(píng)估了鋼琴家在外骨骼訓(xùn)練結(jié)束后立即和一天后的技能表現(xiàn)。

結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)快速?gòu)?fù)雜動(dòng)作被動(dòng)訓(xùn)練的鋼琴家雙手能更快地彈奏琴鍵，且訓(xùn)練手的肌肉協(xié)調(diào)性有所改善。此外，團(tuán)隊(duì)在訓(xùn)練前后通過(guò)刺激運(yùn)動(dòng)皮層區(qū)域引發(fā)手指運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)僅外骨骼訓(xùn)練的手會(huì)表現(xiàn)出多指運(yùn)動(dòng)模式變化，這表明被動(dòng)訓(xùn)練引發(fā)了神經(jīng)適應(yīng)。