抓好:为假手添加触觉技术可以减轻用户的心理负担

Johns Hopkins和Drexel大学的研究人员表示，增加触觉 - 一种人工的触摸腹部肢体假体，降低了操作装置所需的精神努力，使我们更接近发展函数更像健康肢体的假体技术。

在研究人员在哪些研究人员中呼吁其类型的研究中，跨体制团队使用神经影像队来调查触觉反馈如果触觉反馈可以帮助那些使用假肢手减少的人心理努力在执行任务时。该研究小组的研究结果发表在今天的人机系统上的IEEE交易。

“研究表明，在假体设备中添加触觉技术确实有好处感官信息帮助用户更好地执行任务，”资深作者杰里米·d·布朗说，他是约翰霍普金斯大学怀廷工程学院机械工程的助理教授。但目前还不清楚的是触觉反馈是如何影响的认知过程。我们的研究提供了强有力的证据，即触觉反馈与认知和任务绩效视角有益。“

假肢可以改善许多截肢者的生活质量，但也有一些人报告说，使用它们来执行日常任务可能具有挑战性。商业生产的假肢给使用者提供有限或没有感觉反馈;相反，用户严重依赖视觉反馈——当他们移动设备时仔细观察自己的设备——来精确控制自己的移动。

不得不经常监测他们的假肢，因为它们使用它是某些用户的精神上疲劳，导致一些人完全放弃其设备。即便如此，已经进行了相对较少的研究，以评估在使用假肢时对个人的心理需求进行评估。

在这项研究中，参与者被要求使用假体挤压三个看起来相同，但实际上刚度不同的块，并识别最硬的一块。他们用自己健康的手执行任务，使用标准的假体，以及通过振动提供握力反馈的假体。

在每一项任务中，研究人员都通过一种叫做“功能性接近”的神经成像技术来测量每个参与者的脑力投入红外光谱法fNIRS直接监控他们的脑活动。使用fNIRS时，参与者要戴上便携式头套，通过前额叶皮层(参与决策、计划和其他行为的大脑区域)的血氧水平的变化来测量随时间变化的精神努力;一项任务对认知的要求越高，就会有越多的氧气被输送到前额叶皮层。

“基于fnirs的移动神经成像技术能够在越来越真实的环境中连续测量大脑功能，因此允许研究自然认知，并将其应用于日常生活，”该研究的资深合著者Hasan Ayaz说，德雷塞尔大学生物医学工程、科学与卫生系统学院副教授、教务长研究员。“这项研究也是神经工学新兴跨学科领域的一次展示，这得益于移动神经成像技术的进步，有助于工具、技术和工作环境的设计，包括假肢。”

在对整个条件的认知负荷比较时，该团队发现使用健康手的参与者表现最少量的心理努力。研究人员认为，考虑到人类手配备了估计的17,000个感官受体。但是当使用综合触觉反馈的假肢时，参与者执行了任务与使用标准假体的参与者相比，他们的认知负荷更低。

研究人员说，这一结果证明了触觉感知的潜在价值反馈在假体中，特别是如果未来的研究证实，最小化认知载荷将最大化对假肢装置的可用性。布朗表示，他的小组未来的工作将专注于将这种方法应用于更复杂的任务，并用上肢谨慎验证这些调查结果。他相信更多的洞察力触觉反馈认知负荷将有利于更广泛的人机交互领域，而不仅仅是假体设备。

研究小组认为这项研究让人大开眼界，让人了解到假肢研究的“黄金标准”到底有多好——在这个案例中是指自然的手。

与他们的天然肢体几乎完美。在很多方面，它向我们展示了触觉对假肢有明显的益处，但如果我们要真正复制我们可以用天然肢体的表格和功能，我们还有很长的路要走，“Neha Thomas说，本文的领导作者和生物医学工程研究生。

来自Brown的实验室的其他贡献者包括Garrett Ung，一个机器人硕士学生和最近的机械工程本科课程。

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