Forskere har undersøkt motorikk og hjernekapasitet for to forsøkspersoner som er født med seks fingre på hver hånd. (C. Mehring, M. Akselrod)
Forskere har undersøkt motorikk og hjernekapasitet for to forsøkspersoner som er født med seks fingre på hver hånd. (C. Mehring, M. Akselrod)

En ekstra finger kan gi deg bedre motorikk, viser ny studie. Så hvorfor har vi ikke seks fingre?

Studien kan ifølge forskerne være et skritt på veien til å utvikle bedre robotarmer.

Publisert

For første gang har en forskergruppe undersøkt motorikken hos personer som er født med mer enn fem fingre eller tær på hver hånd eller fot.

Det er kjent som polydaktyli, og ofte blir ekstra fingrene eller tær fjernet, selv om det ikke er farlig. Spørsmålet er om det ikke faktisk er en fordel.

Forskere fra Tyskland, Sveits og Storbritannia konkluderer i hvert fall med at polydaktyli kan gi motoriske fordeler.

De undersøkte to tilfeller av polydaktyli, og viste at forsøkspersonene kan bruke én hånd til å løse motoriske oppgaver som andre må bruke to hender til. De kunne blant annet knyte lissene med én hånd.

Studien, som er publisert i Nature, er ikke bare kuriøs. Forskerne mener at studien kan brukes i arbeidet med å gi mennesker kunstige lemmer.

Det vender vi tilbake til.

Men først og fremst skal vi bare ha mettet den umiddelbare nysgjerrigheten:

Hvorfor har ikke evolusjonen gitt oss seks fingre hvis det faktisk kan være en fordel?

Vinger eller armer – ikke begge deler

Jørn Madsen, akademisk medarbeider ved Center for makroøkologi, evolution og klima ved Københavns Universitet, synes spørsmålet er artig.

– Det minner meg om en diskusjon man hadde mye på 1980-tallet, sier han.

– Den gang var det noen som diskuterte hvorfor mennesket ikke hadde utviklet vinger, siden det ville ha vært smart å kunne fly. Men svaret er at hvis vi skulle ha hatt vinger, så kunne vi ikke ha hatt armer.

Vinger hos virveldyr er dannet ut fra forlemmene, og derfor må man velge om man vil ha vinger eller armer, påpeker Madsen.

Evolusjon er det muliges kunst

I dag drømmer noen mennesker om å gjøre mennesket til en slags cyborger.

For evolusjonen er begrenset.

Evolusjonen er det muliges og nødvendiges kunst, forteller Madsen:

– Menneskets evolusjonære betingelser har ikke krevd at mennesket skulle utvikle enda en finger, og det kommer sannsynligvis heller ikke til å skje.

Som denne illustrasjonen fra studien viser, har de to personene med de ekstra fingrene brukt mange krefter i å bruke sin ekstra finger som de normalt gjør når de bruker sin tommel- og pekefinger. (C. Mehring, M. Akselrod)
Som denne illustrasjonen fra studien viser, har de to personene med de ekstra fingrene brukt mange krefter i å bruke sin ekstra finger som de normalt gjør når de bruker sin tommel- og pekefinger. (C. Mehring, M. Akselrod)

Ville ødelagt «perfekt» design

Menneskets evolusjon fulgte et spor for hundre av millioner år siden, da de uramfibiene som kom lenge før mennesket, utviklet fem fingre – ikke fire, ikke seks, sju eller åtte.

Det er på sett og vis tilfeldig, innrømmer Madsen, siden andre uramfibier utviklet åtte fingre, men når evolusjonen først går i en retning, så går den ikke tilbake og endrer på noe så grunnleggende.

– Den måten menneskets kropp er designet på, er veldig avansert. Det er et perfeksjonert design i den forstand at kroppen er så balansert og likevektig som den er, og det er noen veldig grunnleggende genetiske styresystemer som former kroppen vår, forklarer han.

– Hvis mennesket utviklet en så stor anatomisk endring som en ekstra finger, så ville det være andre ting som ikke fungerte optimalt, sier han.

Det ville for eksempel også kreve endringer i muskelstrukturen omkring hånden, og det ville belaste håndleddene våre, spår Madsen.

Skanningen til høyre viser at den ekstra fingeren, som sitter mellom tommel- og pekefingeren, støttes av noen ekstra muskler og nerver som man ikke finner i en normal hånd med fem fingre. (C. Mehring, M. Akselrod)
Skanningen til høyre viser at den ekstra fingeren, som sitter mellom tommel- og pekefingeren, støttes av noen ekstra muskler og nerver som man ikke finner i en normal hånd med fem fingre. (C. Mehring, M. Akselrod)

To «heldige» tilfeller

I den nye studien er det imidlertid ingen antydninger til at de to personene, som begge har en ekstra finger på hver hånd, har noen komplikasjoner. Tvert imot.

Men, påpeker Madsen, de to tilfellene man har sett på, er også litt usedvanlige.

– Det normale er en ekstra finger ved lillefingeren, forklarer han.

I studien har man sett på tilfeller der den ekstra fingeren sitter mellom peke- og tommelfingeren.

– Jeg vil tro at de aller fleste ekstra «lillefingre» er ganske nytteløse, mens en todelt tommelfinger trolig kan gi et ganske presist grep, sier Madsen.

Selv om evolusjonen nok ikke vil gi oss en ekstra finger, så innrømmer Madsen også at man sikkert ville kunne konstruere kunstige lemmer som kan gjøre mennesker mer effektive.

Men det har altså ikke noe med evolusjon å gjøre.

«En mal for robothender»

Forskerne ser studien sin som en del av arbeidet med kunstige lemmer hos mennesker.

De mener det «kan brukes som en mal for utviklingen av robothender».

Denne typen robothender eller kunstige ville kunne implementeres på mennesker, slik at en kirurg for eksempel ville kunne gjennomføre en operasjon uten assistanse, poengteres det i studien.

Men hvordan henger det sammen?

Forskerne har ikke bare observert at de to forsøkspersonenes motorikk var tipp topp.

De har også målt hjerneaktivitet i de sensomotoriske delene av hjernen mens forsøkspersonene gjorde enkle motoriske øvelser.

Forskerne har senere sammenlignet resultatene med en kontrollgruppe på ni mennesker som hadde fem fingre på hver hånd.

Det viste seg at hjernen tok i bruk nye sensomotoriske hjerneområder for å bevege de ekstra fingrene, men at den ikke brukte så mye ekstra kapasitet.

– Selv om de ekstra fingrene øker graden av frihet som hjernen skal kontrollere, fant vi ingen ulemper ved det, sier en forskerne, Etienne Burdet, professor i bioteknologi ved Imperial College London, i en pressemelding.

– Det er fantastisk at hjernen har nok kapasitet til å gjøre det uten å skulle ofre noe bestemt andre steder, legger Burdet til.

Grundig arbeid, men ikke overraskende

Som hjerneskanningene viser, bruker de to forsøkspersonene noen andre deler av hjernen enn kontrollgruppen. Men det er ikke så mye at det utgjør noen forskjell. (C. Mehring, M. Akselrod)
Som hjerneskanningene viser, bruker de to forsøkspersonene noen andre deler av hjernen enn kontrollgruppen. Men det er ikke så mye at det utgjør noen forskjell. (C. Mehring, M. Akselrod)

Preben Kidmose, professor ved Institut for Ingeniørvidenskab ved danske Aarhus Universitet, mener studien er «grundig og interessant».

Han legger samtidig til at det ikke er noen banebrytende oppdagelse.

– Jeg forstår begeistringen. Men det er ikke så overraskende at hjernen har fleksibilitet og kapasitet til å trene opp funksjoner nye steder i hjernen, sier Kidmose. – Det ser man for eksempel hos folk som har hatt hjernetraumer og har kunnet ta andre deler av hjernen i bruk. Hjernen har en stor plastisitet, og det er denne studien enda et bevis på.

Samtidig setter Kidmose spørsmålstegn ved om ikke hjernen bruker ekstra kapasitet på å kontrollere de to ekstra fingrene.

– De skriver at de ikke har observert det. Men det må ta noen frihetsgrader fra hjernen. Man kan for eksempel forestille seg at den bruker noen av de frihetsgradene som hjernen bruker til å skape redundans (reserveplass, red.), slik at hjernen beskytter seg mot hjerneskader, forklarer Kidmose.

Kidmose leder selv en nevroteknologisk forskergruppe Aarhus Universitet som arbeider med såkalt brain-computer interface – altså hjernens evne til å interagere med datamaskiner.

Stort potensial i hjernen

Logikken i studien er likevel at hvis hjernen ikke bruker mye mer kapasitet på å styre to ekstra fingre, så vil den også kunne lære å kontrollere kunstige lemmer som robotarm eller -fingre.

Den nye studien antyder i hvert fall at potensialet er der, skriver forskerne i artikkelen, selv om de framhever visse forbehold.

De to forsøkspersonene er nemlig født med sine ekstra fingre, og derfor er det naturlig for dem.

Det er fortsatt usikkert om det ville kunne fungere like friksjonsfritt for personer som aldri har måttet styre et ekstra legeme.

I dag bruker vi også muskelsignaler til å styre kunstige lemmer, hvis folk for eksempel har fått en kunstig arm i form av en protese.

Det er nemlig en del lettere å styre protesen gjennom musklene enn gjennom hjernesignaler, selv om potensialet naturligvis er større hvis man kan lære hjernen å styre en robotarm.

Man har noe mer båndbredde i hjernen, så det er også potensial for at man kan styre noen mer avanserte ting med hjernen enn med musklene, poengterer Kidmose.

Polydaktyli er arvelig, men opptrer ofte uregelmessig, slik at det ikke er sikkert at genet kommer til uttrykk. Her en representant for den brasilianske familien Da Silva, der 14 av familiens 26 medlemmer er født med en ekstra finger på hver hånd. (Video: BBC)

Referanse:

C. Mehring mfl: «Augmented manipulation ability in humans with six-fingered hands», Nature 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-10306-w

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.