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）期刊的研究指出，通过机器人外骨骼手进行被动训练，可以有助于钢琴家克服长期训练后技能“天花板效应”。这一研究结果为音乐家提供了全新的技能提升途径，同时也为神经康复领域带来了新的展望。

研究合著者、索尼计算机科学研究所的钢琴家 Shinichi Furuya 表示，由于过度练习导致手部损伤，他面临着“过度练习与预防损伤”之间的困境，希望能够在不进行实际练习的情况下提升自己的技能。受到老师以往用手指引导他演奏复杂曲目的启发，Furuya 提出利用机器人手模拟这种效果的设想。

据IT之家了解，研究团队研发了一款定制的外骨骼机器人手，具有独立控制右手各个手指的能力，可以根据需要弯曲和伸展关节。与先前用于辅助肢体运动或提供虚拟触觉反馈的机器人外骨骼有所不同，这款设备专注于复杂手指运动的训练。研究共有 118 位钢琴家参与了三项实验。

在第一项实验中，30 位钢琴家被要求在家里连续进行两周的“和弦颤音”训练：首先用右手食指和无名指同时按下 D 和 F 键，然后使用中指和小指按下 E 和 G 键。这项任务因其高技术难度而著名，出现在肖邦的《练习曲 Op. 25 No. 6》、拉威尔的《水妖》以及贝多芬的《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，但在对机器人外骨骼手进行 30 分钟被动训练后，他们的演奏速度和精准度均有显著提升。

第二项实验旨在探讨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。结果显示，机器人外骨骼手的被动训练不仅提高了经过训练手的技能水平，还导致未经训练手表现出相似的改善，即出现“双手间转移效应”。

第三项实验通过肌电图（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。共有 28 位钢琴家参与了这项实验，结果显示，只有训练手在复杂手指运动中展现出神经模式的变化，这说明被动训练引发了神经适应性。然而，未经训练手提升技能的原因尚需进一步研究。

尽管实验发现，参与者由于肌肉疲劳难以保持高速演奏，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，该技术还可能应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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