Krysí vousy: Multidisciplinární výzkum odhaluje, jak cítíme texturu

Krysí vousy: Multidisciplinární výzkum odhaluje, jak cítíme texturu

To, jak cítíme texturu, bylo ve skutečnosti dlouho tajemstvím. Uznává se, že nervy spojené s pokožkou prstů jsou odpovědné za všímání různých povrchových oblastí, ale jak to dělají, není dobře pochopeno. Hlodavci provádějí povšimnutí textury svými vlasy. Stejně jako lidské konečky prstů, i chloupky vykonávají řadu prací, přičemž si všímají blízkosti i formy předmětů a také vzhledu povrchu.

Matematici z katedry technické matematiky na univerzitě v Bristolu se zabývali neurovědy z univerzity v německém Tuebingenu, aby pochopili, jak pohyb vlasů v celé povrchové oblasti převádí informace o struktuře přímo na nervové signály, které lze vidět myslí.

Provedením vysoce přesných výzkumných laboratorních zkoušek na pravých krysích vlasech, které byly začleněny do výpočtových verzí, vědci zjistili, že chloupky napodobují antény, vyladěné tak, aby vycítily malé pohyby s prokluzováním vyvolané třením mezi povrchem, stejně jako návrh vlasy.

"Jednou z nejpozoruhodnějších věcí, které jsme v experimentech i v teorii našli, bylo tisícinásobné zesílení signálů malé síly vnímaných špičkou vousů oproti těm, které dostaly neurony na základně vousů." Najednou jsme si uvědomili, že vous se chová jako zesilovač, přijímá mikropáskové události a rychle je proměňuje v čisté pulsy, které může mozek zachytit a zpracovat, “uvedl profesor Alan Champneys z University of Bristol, spol. - vedoucí modelové dohody se spolupracovníkem Dr. Robertem Szalai. Dr. Thibaut Putelat provedl hloubkové matematické modelování.

Výzkum Přenos texturních signálů podél krysí srsti, zveřejněný v časopise Vědecké zprávy od autora Nature, ukazuje, že zužující se vlasy mají vliv na zesílení malých vysokofrekvenčních pohybů přímo do značných pulzních modifikací účinných i pohybu na vlasový folikul. Aferentní neuron ve vlasovém folikulu zase tyto modifikace vnímá a přenáší do mysli.

"Je to skoro, jako by morfologie whiskeru byla navržena tak, aby přenášela tyto třecí signály jako vlny" klimatizace "nad" DC "pohybem whiskeru, který zprostředkovává informace o blízkosti a tvrdosti povrchu.

"Tyto vlny klimatizace jsou také malé a také rychlé, aby je bylo možné vidět lidským okem." Když jsme však k tomuto problému přistupovali multidisciplinárně, měli jsme skutečně vůbec poprvé možnost tyto vlny jasně odhalit, “řekl profesor Champneys.

"Hledání má také účinky na lidský dotek, kde je morfologie hřebenů otisků prstů mnohem komplikovanější, ale může také srovnávat klimatizaci a stejnosměrné signály, protože se naše mysl pokouší rozmotat četné informační toky týkající se toho, co opravdu cítíme ”Řekl Dr. Maysam Oladazimi, který experimenty prováděl jako součást svého Ph.D.

Zjištění by mohla mít dalekosáhlé výhody, včetně toho, jak by mohly být textury navrženy tak, aby poskytovaly optimální podněty pro zrakově postižené, pro bezpečnost lidí v prostředí se slabým osvětlením nebo pro pohlcující umělecké instalace.

"Tento výzkum otevírá řadu příležitostí pro budoucí zaměstnání." Jako neurologové máme zájem na vytvoření mnohem hlubšího porozumění nervovým signalizačním cestám při diskriminaci textury, zatímco naši spolupracovníci v Bristolu touží prověřit účinky stylu budoucích robotických systémů, “řekl profesor Cornelius Schwarz, který vedl experimenty na univerzitě v Tübingenu.

Profesor Champneys uvedl, že výzkum má zvláštní hodnotu pro haptické snímání v oblasti robotiky, kde roboti doslova cítí své prostředí a je předmětem mnoha současných výzkumů, zejména u robotů, kteří potřebují jednat autonomně ve tmě, například při hledání a záchranné mise. Profesor Nathan Lepora a kolegové z Bristolské robotické laboratoře jsou v této oblasti průkopníky.

"Tato globální interdisciplinární spolupráce mezi experimentátory i matematickými modeláři byla zajímavá." Vznikly z verzí počítačových systémů i z výzkumných laboratorních experimentů, které šly dohromady - právě díky kombinaci obou jsme měli schopnost uskutečnit náš vývoj, “uvedl profesor Champneys.