头部的电动轻推能帮助你的医生操作手术机器人吗？

一项新的研究显示，后脑勺接受温和电流的人比没有接受这些刺激的人更容易学会在虚拟现实和真实环境中操纵机器人手术工具。

作者兼约翰·霍普金斯大学机器人专家杰里米·d·布朗表示，这些发现首次揭示了刺激大脑中被称为小脑的特定部分如何帮助医疗保健专业人员将他们在虚拟现实中所学的知识带到真实的手术室，这是一个越来越依赖数字模拟训练的领域急需的过渡。

约翰·c·马龙机械工程副教授布朗说:“虚拟现实中的训练与真实环境中的训练不同，我们之前的研究表明，很难将模拟中学习的技能转移到现实世界中。”

“很难断言统计数据的准确性，但我们得出结论，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中。”

这项工作今天发表在自然科学报告.

参与者首先在虚拟模拟中，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，将手术针穿过三个小孔。

研究人员说，这些练习模拟了腹部器官手术过程中所需的动作。

参与者通过放置在头皮上的电极或小垫片接收到一股微妙的电流，旨在刺激他们的小脑。

一半的参与者在整个测试过程中接受了稳定的电流，而其余的参与者只在测试开始时接受了短暂的刺激，在其余的测试中没有接受任何刺激。

接受稳定电流的人在灵活性方面表现出明显的提高。

他们都没有接受过外科手术或机器人技术方面的培训。

设计并领导这项实验的前约翰霍普金斯大学机器人专家吉多·卡恰尼加(Guido Caccianiga)说:“没有接受刺激的那一组在将他们在虚拟现实中学习的技能应用到实际机器人上时更加努力。”

“接受大脑刺激的小组在这些任务中表现更好。“

研究人员表示，无创性脑刺激是一种从体外影响大脑某些部分的方法，科学家已经证明了它如何在康复治疗中有益于运动学习。

约翰·霍普金斯大学前物理医学和康复助理教授加布里埃拉·坎塔雷罗说，通过他们的工作，该团队正在将研究推向一个新的水平，测试刺激大脑如何帮助外科医生获得他们在现实生活中可能需要的技能。

“这真的很酷，我们实际上能够使用这种设置来影响行为，在这里我们可以真正量化人们运动、偏差和错误的每个小方面，”坎塔雷罗说。

机器人手术系统通过提高人类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最大限度地减少手抖，并在增强视力的情况下执行精细和精确的任务。

除了影响未来外科医生学习新技能的方式之外，这种大脑刺激还为其他依赖虚拟现实培训的行业提供了技能获取的希望，特别是在机器人领域。

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全面地学习。

“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?”卡恰尼加说。

“这是一个巨大的成本差额，因为你可以更快地培训人员;您可以节省大量资源来培训更多外科医生或工程师，他们将在未来经常与这些技术打交道。”

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·瑞安能力实验室的帕布罗·a·塞尔尼克。

来源: Materials provided by Johns Hopkins University. Original written by Roberto Molar Candanosa.
注明: Content may be edited for style and length. Journal Reference: Guido Caccianiga, Ronan A. Mooney, Pablo A. Celnik, Gabriela L. Cantarero, Jeremy D. Brown. Anodal cerebellar t-DCS impacts skill learning and transfer on a robotic surgery training task. Scientific Reports, 2023; 13 (1) DOI: 10.1038/s41598-023-47404-1