یک دست رباتیک مانند یک دستکش می‌تواند به پیانیست‌ها کمک کند تا مهارت‌های خود را بدون خطر آسیب‌دیدگی ناشی از تمرین بیش از حد بهبود دهند.

محققان با الهام از روش‌های آموزشی سنتی، دستگاهی ساخته‌اند که تک تک انگشتان را برای هدایت حرکات پیچیده حرکت می‌دهد.

این نوآوری که توسط گروهی در آزمایشگاه علوم کامپیوتر سونی در توکیو توسعه یافته است، می‌تواند به نوازندگان کمک کند تا به مهارت برسند و عملکرد خود را به شکلی ایمن افزایش دهند.

محققان ادعا می‌کنند که یک جلسه ۳۰ دقیقه‌ای تمرین با این دستکش رباتیک می‌تواند سرعت انگشتان دست پیانیست‌های آموزش دیده را افزایش دهد.

افزایش مهارت پیانو نوازی

تسلط بر مهارت‌های تخصصی اغلب به تمرین زیاد نیاز دارد، اما تمرین به تنهایی همیشه منجر به بهبود نمی‌شود.

تحقیقات نشان می‌دهد که آموزش، کمتر از نیمی از توسعه تخصص را تشکیل می‌دهد و سؤالاتی در مورد محدودیت‌های تمرین به تنهایی ایجاد می‌کند.

برای افرادی که قبلاً به خوبی آموزش دیده‌اند، اغلب با یک موضوع به نام «اثر سقفی» مواجه می‌شوند که مانع از پیشرفت بیشترشان می‌شود؛ جایی که دستاوردهای یادگیری پس از آموزش گسترده کاهش می‌یابد. برای غلبه بر این موضوع، روش‌های آموزشی جدیدی مورد نیاز است که صرفاً متکی به تمرین اولیه یا طولانی‌مدت نباشد.

مطالعات نشان داده‌اند که تمرینات حسی-حرکتی تخصصی می‌تواند برای افراد آموزش‌دیده مفید باشد، اگرچه بیشتر آنها بر روی کارهای ساده مانند حرکات تک انگشتی تمرکز می‌کنند.

برای مهارت‌های حرکتی پیچیده، پیشرفت به دلیل فقدان تجربه فیزیکی قبلی و دشواری شبیه‌سازی اقدامات انجام نشده محدود می‌شود.

آموزش مبتنی بر حس، مانند بینایی یا حرکات غیرفعال به کمک ربات، به بهبود مهارت‌های اساسی مانند اصلاح وضعیت بدن کمک کرده است. با این حال، اینکه آیا این روش‌ها می‌توانند مهارت‌های پیچیده و پیانو نواختن پیشرفته را بهبود دهند، تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است.

محققان اکنون یک دست رباتیک سفارشی را آزمایش کرده‌اند که برای حرکت دادن انگشتان به طور مستقل به منظور خم و باز شدن طراحی شده است. مطالعات قبلی نشان داد که تنظیم مهارت‌های آموخته شده مانند ایستادن یا دویدن با ربات‌های پوشیدنی، عملکرد را بهبود می‌بخشد، اما مشخص نبود که آیا این تأثیر بدون ربات ادامه نیز دارد یا خیر.

برای کشف این موضوع، پیانیست‌های خبره از این ربات برای تجربه الگوهای حرکتی چند انگشتی جدید با سرعت‌های مختلف استفاده کردند. پژوهشگران این فرضیه را مطرح کردند که ورودی‌های حسی-جسمی ناشی از این حرکات انجام نشده، سریع‌تر و دقیق‌تر می‌تواند مهارت‌های حرکتی را حتی پس از تمرین‌های شدید ورزشی افزایش دهد.

به گفته این تیم، تحریک مغز، بیشتر تغییرات عصبی را در سیستم قشر نخاعی نشان داد که با این افزایش مهارت از طریق تمرین غیرفعال مرتبط است.

عملکرد سریعتر انگشتان

این مطالعه بررسی کرد که آیا قرار گرفتن در معرض حرکات سریع و پیچیده انگشتان با استفاده از این دستکش رباتیک سفارشی می‌تواند مهارت‌های از پیش آموخته شده را در پیانیست‌های خبره افزایش دهد یا خیر.

این دستکش رباتیک خم و باز شدن مستقل انگشتان را فعال می‌کند و به کاربران اجازه می‌دهد تا هماهنگی چند انگشتی غیر تمرینی و با سرعت بالا را تجربه کنند.

نتایج نشان داد که حداکثر سرعت ضربه زدن به کلاویه‌های پیانو توسط پیانیست‌ها پس از تمرین غیرفعال با این دستکش رباتیک افزایش می‌یابد.

نکته جالب توجه اینکه این اثر به دست طرف مقابل و آموزش ندیده که دستکش رباتیک نپوشیده بود نیز تسری یافت و مهارت در هر دو دست حاصل شد.

محققان می‌گویند تمرینات ساده شامل حرکات ساده یا الگوهای آهسته عملکرد را بهبود نمی‌بخشند، بلکه تمرین سریع و پیچیده برای افزایش مهارت مورد نیاز است.

همچنین تغییرات نوروپلاستی در سیستم قشر نخاعی مشاهده شد. تحریک مغناطیسی ترانس کرانیال(TMS) الگوهای حرکتی چند انگشتی تغییر یافته را نشان داد که منعکس کننده افزایش درگیری ماژول‌هایی است که حرکات انگشتان را نشان می‌دهند. هماهنگی عضلانی نیز بهبود یافت که مشخصه آن دوره‌های اولیه و کوچک‌تر فعالیت است که عملکرد کارآمد را تسهیل می‌کند.

به گفته محققان، این مطالعه بر پتانسیل ربات‌های پوشیدنی برای تقویت مهارت‌های حرکتی با فعال کردن حرکات غیر قابل دستیابی تأکید می‌کند.

جزئیات تحقیقات این تیم در مجله Science Robotics منتشر شده است.