Roti vuntsid: multidistsiplinaarsed uuringud näitavad, kuidas me tajume tekstuuri

Roti vuntsid: multidistsiplinaarsed uuringud näitavad, kuidas me tajume tekstuuri

Kuidas me tekstuuri tajume, on tegelikult juba ammu saladus. On tõdetud, et sõrmeotsa nahaga seotud närvid vastutavad erinevate pindalade märkamise eest, kuid ei mõisteta, kuidas nad seda teevad. Närilised teostavad tekstuuri märkamist oma karvadega. Sarnaselt inimese sõrmeotstega täidavad juuksekarvad arvukalt töid, märkates nii esemete lähedust kui ka vormi ja välimust.

Bristoli ülikooli insenermatemaatika osakonna matemaatikud tegelesid Saksamaa Tuebingeni ülikooli neuroteadlastega, et mõista, kuidas juuste liikumine kogu pinnal muudab tekstuuri info otse närvisignaalideks, mida mõistus saab vaadata.

Tehes suure täpsusega uurimislabori uuringuid ehtsa rotikarvaga, mis olid ühendatud arvutusversioonidega, leidsid teadlased, et karvad jäljendavad antenne, mis on häälestatud nii, et nad tunnetaksid pinna vahel hõõrumisel tekkivaid väikeseid libisemisliigutusi ning ka juuksed.

„Üks silmatorkavamaid asju, mida nii katsetes kui ka teoorias leidsime, oli vundi otsaga tajutud pisikeste jõusignaalide tuhandekordne võimendamine vurrupõhjas olevate neuronite vastuvõetavaga. Järsku mõistsime, et vunts toimib nagu võimendi, võttes mikrolainemõõdulisi libisemisega sündmusi ja muutes need kiiresti puhasteks impulssideks, mida aju saab kätte saada ja töödelda, ”ütles professor Alan Champneys Bristoli ülikoolist - modelleerimislepingu juht koos kaaslasega dr Robert Szalai. Dr Thibaut Putelat viis läbi süvendatud matemaatilise modelleerimise.

Ajakirjas avaldatud uurimus "Tekstuurisignaalide edastamine mööda rotikarva" Teaduslikud aruanded autorilt Nature selgub, et juuste kitsenemine mõjutab väikeste kõrgsageduslike liikumiste intensiivistumist nii olulisteks pulsilaadseteks modifikatsioonideks kui ka juuksekarva folliikulisse liikumiseks. Omakorda mõistab juuksesibula aferentne neuron neid modifikatsioone ja kannab need ka meelesse.

"See on peaaegu selline, nagu oleks vurrumorfoloogia loodud nende hõõrdumisest põhjustatud signaalide edastamiseks kui" konditsioneer "lainetena viski" DC "liikumise kohal, mis edastab teavet pinna läheduse ja kõvaduse kohta.

„Need konditsioneeri lained on samuti vähe ja ka inimsilmale kiired. Kuid sellele probleemile multidistsiplinaarses stiilis lähenemisel on meil tegelikult olnud võimalus neid laineid juba esimest korda selgesti eksponeerida, ”ütles professor Champneys.

"Selle otsimisel on mõju ka inimese puudutusele, kus sõrmejälgede servade morfoloogia on palju keerulisem, kuid võib siiski võrrelda ka konditsioneeri ja alalisvoolusignaale, kuna meie meel proovib lahti harutada arvukaid infovooge selle kohta, mida me tegelikult tunneme , ”Ütles doktor Maysam Oladazimi, kes viis katsed läbi oma doktorikraadi raames.

Tulemused võivad omada kaugeleulatuvaid eeliseid, sealhulgas seda, kuidas tekstuure saaks kavandada nägemispuudega inimeste jaoks optimaalsete vihjete pakkumiseks, inimeste ohutuse tagamiseks vähese valguse tingimustes või ümbritsevate kunstiliste installatsioonide jaoks.

„See uurimus avab mitmeid võimalusi tulevaseks tööks. Neuroteadlastena on meil huvi luua palju põhjalikum arusaam närvi signaalimisteedest tekstuuri diskrimineerimisel, samas kui meie töökaaslased Bristolis soovivad kontrollida tulevaste robotite märkamissüsteemide stiili efekte, "ütles professor Cornelius Schwarz, kes juhtis eksperimente Tuebingeni ülikoolis.

Professor Champneys ütles, et uuringud olid eriti väärtuslikud haptilisele tajumisele robootika valdkonnas, kus robotid tunnetavad sõna otseses mõttes oma keskkonda ja on paljude praeguste uuringute keskmes, eriti robotite puhul, kes peavad pimedas autonoomselt tegutsema, näiteks otsides. ja päästemissioonid. Professor Nathan Lepora ja kolleegid Bristoli robootikalaborist on selle valdkonna pioneerid.

„See ülemaailmne interdistsiplinaarne koostöö eksperimentaatorite ja matemaatiliste modelleerijate vahel oli huvitav. See tuleneb nii arvutisüsteemi versioonidest kui ka uurimislabori katsetest, mis olid koos - meil oli võimalus areneda just nende mõlema seguga, ”ütles professor Champneys.