ジョンズ・ホプキンス大学の研究では、小脳に穏やかな電流を流すと、特にロボット手術中に、仮想現実から現実世界の環境にスキルを伝達する個人の能力が向上することが示されています。このテクノロジーは、医療やロボット工学を含むさまざまなハイテク産業のトレーニング方法に革命をもたらす可能性があります。
ジョンズ・ホプキンス大学の研究者らは、小脳への穏やかな電気刺激により、ロボット手術における仮想現実トレーニングから現実世界のタスクへの移行が大幅に改善されることを発見し、医療および技術トレーニング方法の潜在的な進歩を予告しています。
後頭部に軽い電気刺激を受けた人々は、これらの刺激を受けなかった人々に比べて、仮想現実でロボット手術器具の操作を学び、その後現実世界でより簡単にロボット手術器具の操作を学習したことが、新たな研究で示された。
研究著者でジョンズ・ホプキンス大学のロボット工学者ジェレミー・D・ブラウン氏は、今回の研究結果は、小脳と呼ばれる脳の特定の部分を刺激することが、医療従事者が仮想現実で学んだことを実際の手術室に応用するのにどのように役立つかを初めて示したものであり、訓練のためのデジタルシミュレーションへの依存がますます高まっている分野で切望されている移行であると述べた。
ジョン・C・マローン機械工学准教授のブラウン氏は、「仮想現実でのトレーニングは、現実環境でのトレーニングとは異なります。また、シミュレーションで学んだスキルを現実世界に移すのは難しいことが、これまでの研究で示されています」と述べた。 「統計結果が正確であるとは言いがたいが、研究に参加した人々は、この種の刺激にさらされると、仮想現実から現実世界へスキルをより簡単に伝達できると結論付けた。」
研究結果は本日（12月20日）、Nature Scientific Reportsに掲載された。
参加者はまず仮想シミュレーションで 3 つの小さな穴に外科用針を挿入し、次にオープンソースの研究ロボットである da Vinci Research Kit を使用して現実のシナリオで練習しました。研究者らは、この演習は腹部臓器の手術中に必要な動きを模倣していると述べている。
参加者は頭皮上の電極または小さなパッドを通じて微弱な電流を受け取り、脳の小脳を刺激します。参加者の半数はテスト全体を通じて定常電流を受けましたが、残りの参加者はテストの開始時に短時間の刺激のみを受け、残りのテストではまったく刺激を受けませんでした。
安定した電気刺激を受けた人々は、器用さの大幅な向上を経験しました。彼らの中に、以前に外科やロボット工学の訓練を受けた者はいなかった。
「刺激を受けなかったグループは、仮想現実で学んだスキルを実際のロボットに適用するのに若干の困難を抱えていました。特に、素早い動きを伴う最も複雑な動きにおいてです」と元ジョンズ・ホプキンス大学のロボット工学専門家で、現在はマックス・プランク知能システム研究所のグイド・カッチャニガ氏は語る。 「脳への刺激を受けたグループは、これらの課題でより良い成績を収めました。」
研究者らによると、体の外側から脳の特定の部分に影響を与える方法である非侵襲的脳刺激は、リハビリテーション治療における運動学習に有益であることが科学者らによって示されているという。研究の共著者で元ジョンズ・ホプキンス大学理学療法・リハビリテーション助教授のガブリエラ・カンタレロ氏は、研究の共著者であるガブリエラ・カンタレロ氏は、研究チームはその研究により、脳の刺激が外科医が現実世界で必要とされるスキルを習得するのにどのように役立つかをテストすることで、研究を次のレベルに引き上げたと述べた。
「このデバイスを使用すると、実際に動作に影響を与えることができます」とカンタレロ氏は語った。 「人々の動き、逸脱、間違いのあらゆる小さな側面を実際に数値化することができます。」
ロボット手術システムは、人間のスキルを向上させることで臨床医に多大なメリットをもたらします。外科医が手の震えを最小限に抑え、視覚を強化して細かく正確なタスクを実行できるようにします。
将来の外科医が新しいスキルを習得する方法に影響を与えるだけでなく、この種の脳刺激は、VR トレーニングに依存する他の業界、特にロボット業界でのスキル学習にも有望です。
仮想現実の外でも、そのような刺激は人々がより一般的に学習するのに役立つ可能性があると研究者らは言う。
「脳を刺激することで、半分の時間で新しいスキルを習得できることを証明できたらどうなるでしょうか?」カシアニガさんは語った。 「人材をより迅速に訓練できるので、これは大きなコストマージンです。将来これらのテクノロジーを定期的に使用することになるより多くの外科医やエンジニアを訓練するために多くのリソースを節約できます。」
編集元: ScitechDaily