外骨骼助钢琴家突破弹奏“天花板”

图 安装在右手手指上的机器外骨骼。该装置可以屈伸各个手指的掌指关节。图片来源：日本索尼计算机科学研究所

科技日报讯 （记者张梦然）日本索尼计算机科学研究所团队设计了一种机械手外骨骼，旨在帮助钢琴家通过接触新的运动技能来突破因身体限制导致的“天花板效应”。研究成果发表在新一期《科学·机器人学》杂志上。

这种外骨骼能帮助钢琴家以超越自身极限的速度快速弹奏。甚至移除外骨骼后，钢琴家仍可用经过训练的手更快地弹奏琴键。有趣的是，即使未直接训练的手也表现出运动能力提升，这表明被动快速手部运动有助克服学习瓶颈。

先前研究认为，机器人辅助的被动肢体运动可提升简单运动技能，但其能否帮助音乐家突破技能上限仍是一个未知数。为探索这一问题，团队开发了可独立移动各手指的机器人装置，并对118名受训钢琴家进行多项实验。

参与者先在家练习钢琴任务两周，待表现稳定后，接受了30分钟手外骨骼被动训练。该训练会在右手上产生快速、慢速、复杂或简单的手指运动模式。随后，团队评估了钢琴家在外骨骼训练结束后立即和一天后的技能表现。

结果显示，经过快速复杂动作被动训练的钢琴家双手能更快地弹奏琴键，且训练手的肌肉协调性有所改善。此外，团队在训练前后通过刺激运动皮层区域引发手指运动，发现仅外骨骼训练的手会表现出多指运动模式变化，这表明被动训练引发了神经适应。

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