לרקוד זה אנושי; אנשים שלכל הגילאיםורמות יכולת מוטוריות מתבטאותתנועות בתגובה למוזיקה. רקדנים מקצועיים מפעילים הרבה מאוד יצירתיות ואנרגיה לפיתוח כישוריהם וסגנונות הריקוד השונים שלהם. איך רקדנים נעים בדרכים יפות ולפעמים בלתי צפויות יכול לשמח, והסנכרון בין רקדנים שנעים יחד יכול להיות מרתק.

לנו כמדען מוח וביומכניסט (לנה), ומדען שיקום ורקדן (מדלן), הבנת המורכבות של מיומנות מוטורית במהלך בלט, או השפה הפיזית של קואורדינציה בריקוד בן הזוג, היא אתגר מעורר השראה ומרתיע.

להבנה כיצד רקדנים זזים יש גם השלכות חשובות בעולם האמיתי. בעבודה שלנו, אנו לומדים הליכה ושיווי משקל באוכלוסיות שונות, כמו גם כיצד החזקת ידיים – כמו בריקוד בן זוג – יכולה למעשה לעזור לאנשים ללכת ולהתאזן טוב יותר. המטרה הסופית היא לעזור לתכנן טוב יותר ולקבוע שיקום לאנשים עם מוגבלות בניידות, כמו גם לפתח רובוטים שיכולים ליצור אינטראקציה פיזית עם אנשים כדי לעזור הן בסיוע מוטורי והן בלמידה מוטורית.

אימון בלט משפיע על הליכה ושיווי משקל

קל מספיק להבדיל בין רקדן לשחקן כדורגל רק על סמך הדרך בה הם הולכים בחיי היומיום - אחד מחליק כמו נוזל, השני מקורקע ומוצק. זה מתאים לקביעה שלנואימון בלט משנה את אופן ההליכה של אדם. אבל זה גם נוגד את עקרון אימון הספורטמיומנות מוטורית היא ספציפית לתנועה המתורגלת, כמו למשל להניף מחבט או לעשות גלגל עגלה.

מצד שני, השיקום מסתמך על הרעיון שמיומנות מוטורית מתכללת בין משימות שונות. זה יהיה בלתי אפשרי לתרגל כל תרחיש אפשרי שאדם עם לקות ניידות יפגוש בחיים האמיתיים. מטפלים מקווים שעזרה למטופלים לפתח כוח ומיומנות בכמה משימות בחדר הכושר יהיה ניתן להכללה לשיפורים בעולם.

במחקר בראשותאנדרו סוורס, כיום עוזר פרופסור לקינסיולוגיה באוניברסיטת אילינוי בשיקגו, לא הסתכלנו על ריקודי בלט כשלעצמם. במקום זאת, ניצלנו את משטר האימון הקפדני של הרקדנים שנמשך שנים כדי לבדוק אם לימוד תנועה בהקשר מיוחד משפיע על האופן שבו אנו מבצעים משימות יומיומיות. רצינו לדעת האם רקדני בלט באמת שונים ממך וממני בביצוע משימות שהם לא תרגלו במפורש.

התברר שכאשר התעמת עםאלומה צרה ומאתגרת,רקדני בלט עדיין השתמשו באותם דפוסים מועדפים, רגיליםשל תיאום שרירים שהם השתמשו בהליכה על פני רצפה רגילה וישרה. דפוסים אלה נקראים "מודולים מוטוריים"; מערכת העצבים משתמשת בהם כדי לבנות תנועות,דומה למושג "זיכרון שרירים". כדי למצוא את המודולים המוטוריים של כל משתתף, מדדנו את הפעילות החשמלית משרירים רבים ברגל ובגזע בזמן שהםהלך על פני קורות בדרגות קושי שונות.

בניגוד לרקדניות הבלט, לא רקדנים שנאבקו לחצות את הקורה לא יכלו להסתמך על אותם מודולים מוטוריים שבהם השתמשו בהליכה רגילה. מַדוּעַ? המחקר שלנו מצביע על כך שאימוני הבלט ארוכי הטווח של הרקדנים שיכללו קבוצה של מודולים מוטוריים המשמשים להליכה כך שניתן יהיה ליישם אותם גם במשימות קשורות יותר מאתגרות; זה בתורו שינה את האופן שבו רקדנים הולכים בתנאים יומיומיים.

שימוש באימון ריקוד במסגרות שיקום

אותם עקרונות של רכישת מיומנויות מוטוריות אצל אנשים בעלי הכשרה גבוהה - כמו רקדני הבלט - עשויים להיות פעילים גם בשיקום וברכישה מחדש של מיומנויות מוטוריות אצל אנשים עם לקויות ניידות.

ריקוד יכול להיות שיקום יעיל לליקוי שיווי משקל והליכה, במיוחד אצל אנשים עם מחלת פרקינסון (PD). מדלן התפתחהשיקום טנגו מותאם, שבו המשתתפים לומדים סדרה מתקדמת של צעדי ריקוד טנגו שתוכננו במיוחד כדי לטפל בבעיות שיש לאנשים עם PD עם שיווי משקל, הליכה קדימה ואחורה, פנייה וניווט בסביבות מורכבות. זֶהמשפר מדדים קליניים של תפקוד שיווי משקל והליכה. אבל איך?

במחקר פיילוט מצאנו שאחרי תוכנית אינטנסיבית של שלושה שבועות של שיקום טנגו מותאם, משתתפים עם PD הפכו יותר כמו רקדני הבלט המאומנים.לוקאס מקיי, עוזר פרופסור להנדסה ביו-רפואית באמורי המתמחה במנגנונים של פגיעה בשיווי המשקל במחלת פרקינסון, הראה שהמשתתפיםפעילות שרירים משופרת לאיזוןאחרי טנגו מותאם.ג'סיקה אלן, עוזר פרופסור בקרוב באוניברסיטת מערב וירג'יניה, ומומחה בהליכה אנושית, הראה עוד כיגם מודולי המנוע היו עקביים יותרבמשימות הליכה ושיווי משקל.

כמו רקדני הבלט, משתתפי טנגו מותאמים עם PD יכולים להשתמש באותם מודולים מוטוריים במשימות מוטוריות שונות. כלומר, כשהם מתרגלים את כישורי ריקוד הטנגו שלהם, הם פיתחו מודולים מוטוריים שעזרו להם גם ללכת ולאזן במצבים יומיומיים. מנגנון זה עשוי להסביר מדוע תרגול ריקוד יכול לשנות בצורה מועילה את ההליכה והשיווי משקל.

תרקוד איתי: שיתוף פעולה פיזי בין אדם לרובוט

אנחנו גם משתפים פעולה עם Georgia Techהרובוטיסט צ'רלי קמפ, שמתעניין בדרכים שבהן רובוטים יכולים לקיים אינטראקציה פיזית עם בני אדם בדרכים אינטואיטיביות ומועילות. לדוגמה, האם רובוטי שיקום יכולים יום אחד לרקוד עם אנשים עם מחלת פרקינסון כדי לעזור להם לשפר את הכישורים המוטוריים שלהם?

קידום המדע של אינטראקציות פיזיות אנושיות הוא קריטי לפיתוח סוג זה של טכנולוגיה. חוקרים רק מתחילים לחקור את הכוחות בין שני בני אדם המבצעים משימות שיתופיות (נושאים שולחן יחד) או תחרותיות (משיכה).

בריקוד בן זוג, הכוחות הפיזיים בין המנהיג והעוקב הם המפתח לכך ששני האנשים יוכלו להישאר מסונכרנים אחד עם השני. תיאום מורכב כזה בין אנשים יכול לקרות אפילו בעיניים עצומות.

תהינו האם ניתן להשתמש בתובנות מגוונות מריקוד בן זוג כדי לפתח אינטראקציות פיזיות אינטואיטיביות בין בני אדם לרובוטים מסייעים.הרובוטיקה טיפאני צ'ןכבר פיתחו דרךרובוט דמוי אדם, קודי, שיובל ביד על ידי אדם. הרובוט יכול לעקוב אחר אחות דרך סביבה מורכבת פשוט על ידי פירוש הכוחות מאחיזת יד.

האם להחזיק ביד של עוקב רובוט מרגיש כמו אינטראקציה עם אדם? טיפאני בדקה את קודי עם מדריכי רקדנים שותפים במשימת דריכה פשוטה ומשותפת. רקדני השותפים המומחים שלנו הופתעוכמה טוב קודי עקב אחר המגע שלהם. הם הרגישו שקודי יכול לפרש הנחיה עדינה באמצעות כוחות בידיים המסמנים את כיוון וקצב התנועה. סוג זה של הנחיה פיזית סיפק דרך הרבה יותר אינטואיטיבית לכוון את תנועת הרובוט בהשוואה למשטח המשחקים שבו משתמשים בדרך כלל.

אבל בכל זאת רצינו להשוות את הכוח בתנועות הידיים והגוף של שותפות האדם-רובוט לשני אנשים שרוקדים. האם קודי ובן זוג נראו כמו שני אנשים שעושים את אותה משימה?

הרקדנים השותפים המומחים שלנו חזרו למעבדה עם אנדרו. מצאנו שהכוחות שהיו בידיים לתנועות מתואמות בבני אדם (גם ללא ראייה) היופחות מכמה קילוגרמים. זה פחות ממה שקודי היה צריך כדי לעקוב אחר אדם, אז האופן שבו תכנתנו את הרובוט להגיב לכוחות היה פחות רגיש מאדם.

אנחנו רק מתחילים להבין כיצד מתפרשים השינויים העדינים בכוחות בידי שותפים אנושיים. מכיוון שכוחות אלו היו ערוץ התקשורת היחיד בין המשתתפים במחקר שלנו, אנו יודעים שהם מכילים מידע על כוונה מוטורית (לאן אנחנו רוצים להגיע), ביצועים מוטוריים (איך אנחנו בעצם נעים), כמו גם רמת המיומנות של השותפים. אבל התחום של אינטראקציות פיזיות בין אדם לאדם בשלמנחה את התכנון של רובוטים מסייעיםהמתקשרים בצורה בטוחה ואינטואיטיבית עם בני אדם.

שני צעדים קדימה…

האם רובוט יכול להיות שותף יעיל לריקוד שיקומי? עד כה, אנחנו רק מתחילים ללמוד על ההשפעות של ריקוד על מיומנות מוטורית אנושית, כמו גם על האינטראקציות הפיזיות הנחוצות לביצוע ריקוד בן זוג.

באופן בסיסי יותר, אנו מבקשים לגלות כיצד אנו לומדים ולומדים מחדש לזוז, וכיצד אינטראקציות פיזיות עוזרות לנו לנוע טוב יותר. מענה על שאלות אלו עשוי לעזור לנו להישאר קלילים על בהונותינו.