A patkány bajusza: A multidiszciplináris kutatások feltárják, hogyan érzékeljük a textúrát

A patkány bajusza: A multidiszciplináris kutatások feltárják, hogyan érzékeljük a textúrát

Az, hogy miként érzékeljük a textúrát, valójában régóta titok. Elismert tény, hogy az ujjbegy bőréhez kapcsolódó idegek felelősek a különféle felszíni területek észrevételéért, ennek ellenére nem értik jól. A rágcsálók hajszálukkal észlelik a textúrát. Az emberi ujjhegyekhez hasonlóan a szőrszálak is számos munkát végeznek, észrevéve a tárgyak közelségét és formáját, valamint a felület megjelenését.

A Bristoli Egyetem Műszaki Matematikai Tanszékének matematikusai a német Tuebingeni Egyetem idegtudósaival foglalkoztak, hogy megértsék, miként alakítja át a haj mozgása a teljes felületen az ideg jelekké közvetlenül az elmét.

A tudósok azáltal, hogy nagy pontosságú kutatási laboratóriumi vizsgálatokat végeztek valódi patkányszőrzeten, beépítve a számítási változatokba, megállapították, hogy a szőrszálak imitálják az antennákat, és érzékelik a felület közötti dörzsöléssel járó kis botcsúszási mozgásokat, valamint a a haj.

„Az egyik legszembetűnőbb dolog, amit mind a kísérletekben, mind az elméletben találtunk, az volt, hogy a bajusz hegye által észlelt apró erőjeleket ezerszeresen felerősítették a bajusz bázisán lévő idegsejtek. Hirtelen rájöttünk, hogy a bajusz erősítőként működik, mikroszintű botcsúszási eseményeket vesz fel, és gyorsan tiszta impulzusokká változtatja azokat, amelyeket az agy fel tud venni és feldolgozni. ”- nyilatkozta Alan Champneys professzor, a Bristoli Egyetem munkatársa - a modellezési megállapodás vezetője Dr. Szalai Robert munkatársával. Dr. Thibaut Putelat végezte el a mélyreható matematikai modellezést.

A folyóiratban megjelent, A textúra jelek közvetítése patkányszőr mentén című kutatás Tudományos jelentései a Nature szerzője szerint a haj elvékonyodása azt eredményezi, hogy a kis, nagyfrekvenciás mozgások fokozódnak, jelentős impulzusszerű módosításokká, valamint a hajszálhagymánál történő mozgásig. Viszont a szőrtüszőben lévő afferens idegsejt érzékeli ezeket a módosításokat, valamint átviszi az elmébe.

„Majdnem olyan, mintha a bajusz morfológiáját úgy tervezték volna meg, hogy ezeket a súrlódás által kiváltott jeleket„ légkondicionáló ”hullámokként továbbítsa a bajusz„ DC ”mozgása tetején, amely a felület közelségére és keménységére vonatkozó információkat közvetíti.

„Ezek a légkondicionáló hullámok szintén kevéssé, valamint gyorsan szemlélhetők. Ahhoz azonban, hogy ezt a problémát multidiszciplináris stílusban közelítsük meg, valójában már most először képesek voltunk ezeket a hullámokat tisztán kitenni ”- mondta Champneys professzor.

„A kereséseknek az emberi érintésre is vannak hatásai, ahol az ujjlenyomat-gerincek morfológiája sokkal bonyolultabb, ugyanakkor hasonlíthatják a légkondicionálót és az egyenáramú jeleket is, mivel elménk számos információs adatfolyamot próbál szétválasztani arról, hogy mit érzünk valójában ”- mondta Dr. Maysam Oladazimi, aki Ph.D. részeként végezte el a kísérleteket.

Az eredmények messzemenő előnyökkel járhatnak, többek között arról, hogy miként lehet a textúrákat úgy kialakítani, hogy optimális jeleket nyújtsanak a látássérülteknek, az emberi biztonsági műveletekhez gyenge fényviszonyok mellett, vagy magával ragadó művészi installációkhoz.

„Ez a kutatás számos lehetőséget kínál a jövőbeli munkára. Idegtudósként érdekünk, hogy sokkal mélyebben megismerjük az idegi jelátviteli utakat a textúrák megkülönböztetésében, míg bristoli munkatársaink alig várják, hogy ellenőrizzék a jövőbeni robotfigyelő rendszerek stílusának hatásait. "- mondta Cornelius Schwarz professzor, aki a tuebingeni egyetemen vezette a kísérleteket.

Champneys professzor elmondta, hogy a kutatás különös jelentőséggel bír a haptikus érzékelés szempontjából a robotika területén, ahol a robotok szó szerint érzik a környezetüket, és sok jelenlegi kutatás fókuszában áll, különösen azoknál a robotoknál, amelyeknek autonóm módon kell működniük a sötétben, például a keresés során. és mentőakciók. Nathan Lepora professzor és munkatársai a Bristol Robotikai Laboratóriumban úttörők ezen a területen.

„Ez a globális interdiszciplináris együttműködés érdekes volt a kísérleti szakemberek és a matematikai modellezők között. A számítógépes rendszerváltozatokból, valamint a kutató laboratóriumi kísérletekből fakadnak - csak a kettő keverékével voltunk képesek fejleszteni - mondta Champneys professzor.