约翰霍普金斯大学的一项研究表明，对小脑施加温和的电流可以增强个人将技能从虚拟现实转移到现实世界的能力，尤其是在机器人手术中。这项技术在没有经过外科或机器人培训的情况下，显著提高了参与者的灵活性和技能应用，可以彻底改变包括医学和机器人在内的各种高科技行业的培训方法。来源:SciTechDaily.com
约翰霍普金斯大学的研究人员发现，在机器人手术中，对小脑进行轻微的电刺激可以极大地改善虚拟现实训练向现实世界任务的转移，这表明了医疗和技术训练方法的潜在进步。
一项新的研究表明，与没有接受电流刺激的人相比，接受后脑勺轻柔电流刺激的人在虚拟现实和现实环境中更容易学会操纵机器人手术工具。
该研究的作者、约翰霍普金斯大学的机器人专家杰里米·d·布朗说，这一发现让人们第一次看到，刺激大脑中被称为小脑的特定部分，可以帮助医疗保健专业人员将他们在虚拟现实中学到的东西应用到真实的手术室中，这是一个越来越依赖数字模拟训练的领域急需的转变。
“在虚拟现实中的训练与在真实环境中的训练是不一样的，我们之前的研究表明，将在模拟中学习的技能转移到现实世界中是很困难的，”约翰·c·马龙机械工程副教授布朗说。“很难断言统计上的准确性，但我们得出的结论是，研究中的人们在受到这种刺激时，能够更容易地将技能从虚拟现实转移到现实世界。”
这项研究发表在今天(12月20日)的《自然科学报告》上。
参与者首先在虚拟模拟中使用手术针穿过三个小孔，然后在使用开源研究机器人达芬奇研究工具包的真实场景中使用。研究人员说，这些练习模仿了腹部器官手术过程中所需的动作。
参与者通过电极或放置在头皮上的小垫子接收到微弱的电流，目的是刺激他们的大脑小脑。一半的人在整个测试过程中都接受了稳定的电流，而其余的人只在开始时接受了短暂的刺激，在接下来的测试中根本没有接受任何刺激。
接受稳定电流的人在灵巧度上有了显著提高。他们都没有接受过外科或机器人方面的培训。
“没有接受刺激的那组人在把他们在虚拟现实中学到的技能应用到真正的机器人上时遇到了更多的困难，尤其是那些涉及快速动作的最复杂的动作，”前约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins)机器人专家、现任职于马克斯普朗克智能系统研究所(Max Planck Institute for Intelligent Systems)的Guido Caccianiga说。他设计并领导了这些实验。“接受大脑刺激的小组在这些任务中表现得更好。”
研究人员说，非侵入性脑刺激是一种从体外影响大脑某些部位的方法，科学家们已经展示了它如何在康复治疗中有益于运动学习。约翰霍普金斯大学物理医学和康复学前助理教授加布里埃拉·坎塔雷罗说，通过他们的工作，研究小组正在通过测试刺激大脑如何帮助外科医生获得他们在现实世界中可能需要的技能，将研究提升到一个新的水平。
坎塔雷罗说:“我们真的能够利用这个装置来影响行为，这真的很酷，我们可以真正量化人们动作、偏差和错误的每一个小方面。”
一名接受非侵入性脑刺激的研究参与者坐在手术机器人控制台前，使用虚拟现实模拟针刺练习。资料来源:Guido Caccianiga/约翰霍普金斯大学。
机器人手术系统通过提高人的技能为临床医生提供了显著的好处。它们可以帮助外科医生减少手部震颤，并在增强视力的情况下执行精细而精确的任务。
除了影响未来外科医生学习新技能的方式外，这种类型的大脑刺激还为其他依赖虚拟现实培训的行业(尤其是机器人行业)的技能获取提供了希望。
研究人员说，即使在虚拟现实之外，这种刺激也可能有助于人们更广泛地学习。
“如果我们能证明，通过大脑刺激，你可以在一半的时间内学习新技能，那会怎么样?”Caccianiga说。“这是一个巨大的成本利润，因为你可以更快地培训员工;你可以节省很多资源来培训更多的外科医生或工程师，他们将来会经常使用这些技术。”
参考文献:“无电极小脑t-DCS影响机器人手术训练任务中的技能学习和转移”，作者:Guido Caccianiga, Ronan a . Mooney, Pablo a . Celnik, Gabriela L. Cantarero和Jeremy D. Brown, 2023年12月20日，《科学报告》。DOI: 10.1038 / s41598 - 023 - 47404 - 1
其他作者包括约翰霍普金斯大学医学院的罗南·a·穆尼和雪莉·瑞安能力实验室的巴勃罗·a·塞尔尼克。
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