练琴新姿势：机械手助力钢琴家突破技能瓶颈

IT之家 1 月 21 日消息，一项发表于《科学机器人》（Science Robotics）期刊的研究表明，通过使用机器人外骨骼手进行被动训练，钢琴家有望突破长期训练后出现的技能“天花板效应”。这一发现为音乐家提供了一种全新的技能提升方式，同时也为神经康复领域带来了新的可能性。

研究合著者、索尼计算机科学研究所的钢琴家 Shinichi Furuya 表示，他因过度练习导致手部受伤，陷入了“过度练习与预防损伤”的两难境地，想要在不练习的情况下提高技能。受其老师过去用手引导他演奏复杂曲目的启发，Furuya 萌生了利用机器人手模拟这一效果的想法。

据IT之家了解，研究团队设计了一款定制的外骨骼机器人手，能够独立控制右手的各个手指，并根据需要弯曲和伸展关节。与以往用于辅助肢体运动或虚拟触觉反馈的机器人外骨骼不同，这款设备专注于复杂的手指运动训练。研究共招募了 118 名钢琴家，进行了三项实验。

在第一项实验中，30 名钢琴家在家中连续两周每天完成一项指定的“和弦颤音”任务：先用右手食指和无名指同时按下 D 和 F 键，再用中指和小指按下 E 和 G 键。这一任务因技术难度高而广为人知，出现在肖邦的《练习曲 Op. 25 No. 6》、拉威尔的《水妖》以及贝多芬《第三钢琴奏鸣曲》第一乐章等经典曲目中。实验结果显示，经过两周训练后，钢琴家的技能水平趋于稳定，但在使用机器人外骨骼手进行 30 分钟的被动训练后，他们的演奏速度和准确性均显著提升。

第二项实验旨在探究技能提升的具体机制，60 名钢琴家被随机分配到五组，接受不同的干预措施。结果表明，机器人外骨骼手的被动训练不仅提高了受训手的技能水平，还使未受训手也表现出类似的进步，即存在“双手间转移效应”。

第三项实验则通过肌电图（EMG）监测和运动皮层刺激，评估了被动训练期间皮质脊髓系统的神经可塑性变化。28 名钢琴家参与了实验，结果显示，只有受训手在复杂手指运动中表现出神经模式的变化，这表明被动训练引发了神经适应性。然而，未受训手技能提升的原因仍需进一步研究。

尽管实验中发现参与者因肌肉疲劳而难以长时间保持高速演奏，但研究团队认为，这项研究凸显了机器人外骨骼等增强技术在实现“不可能技能”方面的重要性。此外，该技术还可能用于改善影响手部灵活性的神经系统疾病的康复治疗。

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