約翰斯-霍普金斯大學的一項研究表明，對小腦施加溫和的電流可提高個人將技能從虛擬實境轉移到現實環境的能力，尤其是在機器人手術中。這項技術可以徹底改變包括醫學和機器人技術在內的各種高科技產業的培訓方法。

約翰斯-霍普金斯大學的研究人員發現，對小腦進行輕微電刺激可大大提高虛擬實境訓練向機器人手術中真實世界任務的轉移，這預示著醫療和技術培訓方法的潛在進步。

一項新的研究顯示，後腦勺接受輕微電流刺激的人比沒有接受這些刺激的人更容易學會在虛擬實境中操縱機器人手術工具，然後再在真實環境中操縱。

這項研究的作者、約翰-霍普金斯大學機器人專家傑里米-D-布朗（Jeremy D. Brown）說，這些發現首次展示了刺激大腦中一個名為小腦的特定部位如何幫助醫護人員將他們在虛擬實境中學到的知識運用到真實的手術室中，這在一個越來越依賴數位模擬訓練的領域是一個亟需的過渡。

“在虛擬實境中進行的培訓與在真實環境中進行的培訓不同，我們先前的研究表明，很難將在模擬中學習到的技能遷移到現實世界中，”約翰-C-馬龍機械工程副教授布朗說。”很難說統計結果是準確的，但我們的結論是，研究中的人在受到這種刺激時，能夠更容易地將技能從虛擬現實轉移到現實世界。”

這項研究成果今天（12月20日）發表在《自然-科學報告》。

參與者首先在虛擬模擬中將手術針穿過三個小孔，然後在真實場景中使用達文西研究套件（一種開源研究機器人）進行練習。研究人員說，這些練習模仿了腹部器官手術過程中所需的動作。

參與者透過頭皮上的電極或小墊子接受微弱的電流，以刺激大腦的小腦。在整個測試過程中，半數參與者接受了穩定的電流，而其餘的參與者只在測試開始時接受了短暫的刺激，在測試的其餘時間裡根本沒有接受任何刺激。

接受穩定電流刺激的人的靈活性明顯提高。他們之前都沒有接受過手術或機器人的訓練。

前約翰霍普金斯大學機器人專家、現馬克斯-普朗克智慧系統研究所（Max Planck Institute for Intelligent Systems）的圭多-卡西亞尼加（Guido Caccianiga）說：「沒有接受刺激的那一組當人們將虛擬實境中學到的技能應用到實際機器人時，尤其是涉及快速運動的最複雜動作時，顯得有些吃力。接受腦刺激的小組在這些任務中表現得更好”。

研究人員說，非侵入性腦部刺激是一種從體外影響大腦某些部位的方法，科學家已經證明了這種方法如何有利於復健治療中的運動學習。這項研究的共同作者、前約翰霍普金斯大學物理醫學與復健助理教授加布里埃拉-坎塔雷羅（Gabriela Cantarero）說，透過他們的工作，研究小組將研究提升到了一個新的水平，即測試刺激大腦如何幫助外科醫生獲得他們在現實世界中可能需要的技能。

Cantarero說：”我們實際上能夠利用這種裝置影響行為，我們可以真正量化人們的動作、偏差和錯誤的每一個細小方面。”

一名接受非侵入性腦部刺激的研究人員坐在手術機器人控制台前，使用虛擬實境模擬進行打針練習。圖片來源：Guido Caccianiga/約翰霍普金斯大學。

機器人手術系統透過提高人類技能為臨床醫生帶來了巨大的好處。它們可以幫助外科醫生最大限度地減少手部震顫，並透過增強視覺來執行精細和精確的任務。

除了影響未來外科醫生學習新技能的方式外，這種類型的大腦刺激還為其他依賴虛擬實境培訓的行業，尤其是機器人行業的技能學習帶來了希望。

研究人員說，即使在虛擬實境之外，這種刺激也有可能幫助人們更普遍地學習。

「如果我們能證明，透過大腦刺激，你可以在一半的時間內學會新技能，那會怎麼樣呢？」卡西亞尼加說。”這是一個巨大的成本利潤空間，因為這可以更快地訓練人們；你可以節省大量資源來訓練更多的外科醫生或工程師，他們將來會經常與這些技術打交道”。

編譯自：ScitechDaily