به گزارش خبرگزاری آنا به نقل ازIE، محققان با الهام از روش‌های آموزشی سنتی، دستگاهی ساخته‌اند که تک تک انگشتان را برای هدایت حرکات پیچیده حرکت می‌دهد.

این نوآوری، که توسط تیمی در آزمایشگاه‌های علوم رایانه سونی در توکیو توسعه یافته است، می‌تواند به نوازندگان کمک کند تا از موانع مهارتی عبور کنند و عملکرد خود را به طور ایمن بهبود بخشند.

محققان ادعا می‌کنند که یک جلسه ۳۰ دقیقه‌ای با این ربات اسکلت بیرونی می‌تواند سرعت انگشتان را در پیانیست‌های آموزش دیده افزایش دهد.

تسلط بر مهارت‌های سطح متخصص اغلب نیاز به تمرین گسترده دارد، اما تمرین به تنهایی همیشه منجر به بهبود و پیشرفت نمی‌شود.

تحقیقات نشان می‌دهد که تمرین و آموزش، کمتر از نیمی از توسعه تخصص را تشکیل می‌دهد که این موضوع سوالاتی را درباره محدودیت‌های تمرین آگاهانه و هدفمند مطرح می‌کند.

برای افرادی که از قبل به طور گسترده آموزش دیده‌اند، پیشرفت بیشتر اغلب با «اثر سقف» محدود می‌شود، جایی که پس از تمرین‌های فراگیر، پیشرفت‌های یادگیری کاهش می‌یابد. برای غلبه بر این محدودیت، روش‌های آموزشی جدیدی مورد نیاز است که فقط به تمرین‌های اولیه یا طولانی مدت متکی نباشند.

اگرچه مطالعات نشان داده‌اند تمرین‌های حسی-حرکتی تخصصی می‌توانند برای افراد آموزش دیده مفید باشند، اما بیشتر این مطالعات بر روی کار‌های ساده‌ای مانند حرکات تک انگشتی متمرکز شده‌اند. برای مهارت‌های حرکتی پیچیده، پیشرفت به دلیل کمبود تجربه فیزیکی قبلی و دشواری در شبیه سازی اقدامات تمرین نشده، محدود می‌شود.

تمرین‌های مبتنی بر حواس، مانند بینایی یا حرکات غیرفعال با کمک ربات، به بهبود مهارت‌های پایه‌ای مانند گرفتن و وضعیت بدن کمک کرده‌اند. با این حال، این موضوع که آیا این روش‌ها می‌توانند مهارت‌های پیچیده و بیش از حد تمرین‌شده مانند نواختن پیشرفته پیانو را تقویت کنند، تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است.

محققان یک ربات اسکلت بیرونی سفارشی را آزمایش کردند که برای حرکت دادن انگشتان به‌طور مستقل در هر دو جهت خم شدن و باز شدن طراحی شده بود. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که تنظیم مهارت‌های بیش از حد یاد گرفته شده، مانند ایستادن یا دویدن، با استفاده از اسکلت بیرونی عملکرد را بهبود می‌بخشد، اما مشخص نبود که آیا این اثر بدون حضور ربات نیز باقی می‌ماند یا خیر.

برای بررسی این موضوع، نوازندگان حرفه‌ای پیانو از ربات استفاده کردند تا الگو‌های حرکتی چندانگشتی جدید را با سرعت‌های مختلف تجربه کنند. محققان این فرضیه را مطرح کردند که ورودی‌های حسی-حرکتی ناشی از این حرکات تمرین نشده، سریع‌تر و دقیق‌تر می‌توانند مهارت‌های حرکتی را بهبود بخشند، حتی پس از رسیدن به مرحله توقف پیشرفت ناشی از تمرین‌های طولانی مدت.

بر اساس اعلام پژوهشگران ژاپنی، تحریک مغزی، تغییرات نوروپلاستیسیته (انعطاف پذیری عصبی) در سیستم کورتیکواسپاینال (قشری-نخاعی) را نشان داد که با این افزایش مهارت از طریق تمرین غیرفعال مرتبط بود.

این مطالعه بررسی کرد که آیا قرارگرفتن غیرفعال در معرض حرکات سریع و پیچیده انگشتان با استفاده از یک ربات اسکلت بیرونی سفارشی می‌تواند مهارت‌های بیش از حد یادگرفته شده در نوازندگان حرفه‌ای پیانو را بهبود بخشد یا خیر.

نتایج نشان داد که حداکثر سرعت ضربه‌های انگشتان پیانیست‌ها پس از تمرین غیرفعال با اسکلت بیرونی افزایش یافت. نکته مهم این است که این اثر به دست آموزش‌ندیده طرف مقابل نیز گسترش یافت، که نشان‌دهنده انتقال مهارت بین دست‌ها بود. با این حال، تمرین‌هایی که شامل حرکات ساده یا الگو‌های پیچیده و آهسته بودند، بهبودی در عملکرد ایجاد نکردند، که این موضوع اهمیت تمرین‌های سریع و پیچیده را برای بهبود مهارت برجسته می‌کند. اسکلت بیرونی خم شدن و امتداد مستقل انگشتان را فعال می‌کند و به شرکت‌کنندگان اجازه می‌دهد تا هماهنگی چند انگشتی غیر تمرینی و با سرعت بالا را تجربه کنند.

نتایج نشان داد که حداکثر سرعت ضربه‌های انگشتان پیانیست‌ها پس از تمرین غیرفعال با اسکلت بیرونی افزایش یافت. نکته مهم این است که این اثر به دست آموزش ندیده طرف مقابل نیز گسترش یافت، که نشان‌دهنده انتقال مهارت بین دست‌ها بود. با این حال، تمرین‌هایی که شامل حرکات ساده یا الگو‌های پیچیده و آهسته بودند، بهبودی در عملکرد ایجاد نکردند، که این موضوع اهمیت تمرین‌های سریع و پیچیده را برای بهبود مهارت برجسته می‌کند.

تغییرات نوروپلاستیسیته در سیستم قشرنخاعی مشاهده شد. تحریک مغناطیسی فراجمجمه‌ای (TMS) الگو‌های حرکتی چندانگشتی تغییر یافته‌ای را نشان داد که نشان‌دهنده افزایش مشارکت بخش‌های مرتبط با حرکات مستقل انگشتان بود. هماهنگی عضلات نیز بهبود یافت که مشخصه آن دوره‌های فعالیت اولیه و کوچک‌تر است که عملکرد کارآمد را تسهیل می‌کند.

به گفته محققان، این مطالعه بر قابلیت ربات‌های اسکلت بیرونی برای بهبود مهارت‌های حرکتی با فعال کردن حرکاتی که به طور معمول دست یافتنی نیستند تأکید می‌کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Science Robotics منتشر شده است.