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A robotic hand exoskeleton can help expert pianists learn to play even faster by moving their fingers for them.

Robotic exoskeletons have long been used to rehabilitate people who can no longer use their hands due to an injury or medical condition, but using them to improve the abilities of non-disabled people has been less well explored.

Now, Shinichi Furuya at Sony Computer Science Laboratories in Tokyo and his colleagues have found that a robotic exoskeleton can improve the finger speed of trained pianists after a single 30-minute training session.

“I’m a pianist, but I [injured] my hand because of overpractising,” says Furuya. “I was suffering from this dilemma, between overpractising and the prevention of the injury, so then I thought, I have to think about some way to improve my skills without practising.”

Furuya remembered that his teachers used to show him how to play certain pieces by placing their hands over his. “I understood haptically, or more intuitively, without using any words,” he says. This made him wonder whether a robot might be able to replicate this effect.

The robotic exoskeleton can raise and lower each finger individually, up to four times a second, using a separate motor attached to the base of each finger.

To test the device, the researchers recruited 118 expert pianists who had all played since before they had turned 8 years old and for at least 10,000 hours, and asked them to practise a piece for two weeks until they couldn’t improve.

Then, the pianists received a 30-minute training session with the exoskeleton, which moved the fingers of their right hand in different combinations of simple and complex patterns, either slowly or quickly, so that Furuya and his colleagues could pinpoint what movement type caused improvement.

The pianists who experienced the fast and complex training could better coordinate their right hand movements and move the fingers of either hand faster, both immediately after training and a day later. This, together with evidence from brain scans, indicates that the training changed the pianists’ sensory cortices to better control finger movements in general, says Furuya.

“This is the first time I’ve seen somebody use [robotic exoskeletons] to go beyond normal capabilities of dexterity, to push your learning past what you could do naturally,” says Nathan Lepora at the University of Bristol, UK. 

“It’s a bit counterintuitive why it worked, because you would have thought that actually performing the movements yourself voluntarily would be the way to learn, but it seems passive movements do work.”

Un exoesqueleto robótico de mano puede ayudar a pianistas expertos a aprender a tocar aún más rápido moviendo los dedos por ellos.

Los exoesqueletos robóticos se utilizan desde hace tiempo para rehabilitar a personas que ya no pueden usar las manos debido a una lesión o dolencia, pero su uso para mejorar las capacidades de personas no discapacitadas se ha explorado menos.

Ahora, Shinichi Furuya, de los Laboratorios de Informática de Sony en Tokio, y sus colegas han descubierto que un exoesqueleto robótico puede mejorar la velocidad de los dedos de pianistas entrenados tras una única sesión de entrenamiento de 30 minutos.

"Soy pianista, pero me lesioné la mano por practicar demasiado", dice Furuya. "Sufría este dilema, entre practicar demasiado y la prevención de la lesión, así que entonces pensé, tengo que pensar en alguna forma de mejorar mis habilidades sin practicar".

Furuya recordaba que sus profesores solían mostrarle cómo tocar ciertas piezas colocando sus manos sobre las suyas. "Lo entendía hápticamente, o más intuitivamente, sin usar ninguna palabra", dice. Esto le hizo preguntarse si un robot podría reproducir este efecto.

El exoesqueleto robótico puede subir y bajar cada dedo individualmente, hasta cuatro veces por segundo, utilizando un motor independiente acoplado a la base de cada dedo.

Para probar el dispositivo, los investigadores reclutaron a 118 pianistas expertos que habían tocado todos desde antes de cumplir los 8 años y durante al menos 10.000 horas, y les pidieron que practicaran una pieza durante dos semanas hasta que no pudieran mejorar.

A continuación, los pianistas recibieron una sesión de entrenamiento de 30 minutos con el exoesqueleto, que movía los dedos de su mano derecha en diferentes combinaciones de patrones simples y complejos, lenta o rápidamente, para que Furuya y sus colegas pudieran determinar con precisión qué tipo de movimiento provocaba la mejora.

Los pianistas que experimentaron el entrenamiento rápido y complejo podían coordinar mejor los movimientos de la mano derecha y mover los dedos de ambas manos con mayor rapidez, tanto inmediatamente después del entrenamiento como un día después. Esto, junto con las pruebas de los escáneres cerebrales, indica que el entrenamiento modificó las cortezas sensoriales de los pianistas para controlar mejor los movimientos de los dedos en general, afirma Furuya.

"Es la primera vez que veo a alguien utilizar [exoesqueletos robóticos] para ir más allá de las capacidades normales de destreza, para llevar tu aprendizaje más allá de lo que podrías hacer de forma natural", afirma Nathan Lepora, de la Universidad de Bristol (Reino Unido). 

"Es un poco contraintuitivo por qué funcionó, porque uno habría pensado que realizar realmente los movimientos uno mismo de forma voluntaria sería la forma de aprender, pero parece que los movimientos pasivos sí funcionan".

Un exoesqueleto de mano robótico puede ayudar a los pianistas expertos a aprender a tocar aún más rápido moviendo sus dedos por ellos.

Los exoesqueletos robóticos se han utilizado durante mucho tiempo para rehabilitar a las personas que ya no pueden usar sus manos debido a una lesión o condición médica, pero su uso para mejorar las habilidades de las personas sin discapacidad ha sido menos explorado.

Ahora, Shinichi Furuya, de los Laboratorios de Ciencias de la Computación de Sony en Tokio, y sus colegas han descubierto que un exoesqueleto robótico puede mejorar la velocidad de los dedos de los pianistas entrenados después de una sola sesión de entrenamiento de 30- minutos.

"Soy pianista, pero me lastimé la mano por practicar demasiado", dice Furuya. "Estaba sufriendo este dilema, entre la práctica excesiva y la prevención de la lesión, así que entonces pensé, tengo que pensar en alguna manera de mejorar mis habilidades sin practicar".

Furuya recordó que sus maestros solían mostrarle cómo tocar ciertas piezas colocando sus manos sobre las suyas. "Entendí hápticamente, o más intuitivamente, sin usar ninguna palabra", dice. Esto le hizo preguntarse si un robot podría ser capaz de replicar este efecto.

El exoesqueleto robótico puede subir y bajar cada dedo individualmente, hasta cuatro veces por segundo, utilizando un motor separado unido a la base de cada dedo. 

Para probar el dispositivo, los investigadores reclutaron a 118 pianistas expertos que habían tocado desde antes de cumplir 8 años y durante al menos 10,000 horas, y les pidieron que practicaran una pieza durante dos semanas hasta que no pudieran mejorar.

Luego, los pianistas recibieron una sesión de entrenamiento de 30- minutos con el exoesqueleto, que movía los dedos de su mano derecha en diferentes combinaciones de patrones simples y complejos, ya sea lenta o rápidamente, para que Furuya y sus colegas pudieran identificar qué tipo de movimiento causaba mejoría.

Los pianistas que experimentaron el entrenamiento rápido y complejo pudieron coordinar mejor los movimientos de su mano derecha y mover los dedos de ambas manos más rápido, tanto inmediatamente después del entrenamiento como un día después. Esto, junto con la evidencia de los escáneres cerebrales, indica que el entrenamiento cambió las cortezas sensoriales de los pianistas para controlar mejor los movimientos de los dedos en general, dice Furuya.

"Esta es la primera vez que veo a alguien usar [exoesqueletos robóticos] para ir más allá de las capacidades normales de destreza, para impulsar su aprendizaje más allá de lo que podría hacer naturalmente", dice Nathan Lepora de la Universidad de Bristol, Reino Unido. 

"Es un poco contradictorio por qué funcionó, porque habrías pensado que realizar los movimientos tú mismo voluntariamente sería la forma de aprender, pero parece que los movimientos pasivos funcionan".