Kumis tikus: Penelitian multidisiplin mengungkapkan bagaimana kita merasakan tekstur

Kumis tikus: Penelitian multidisiplin mengungkapkan bagaimana kita merasakan tekstur

Bagaimana kita merasakan tekstur sebenarnya sudah lama menjadi rahasia. Diakui bahwa saraf yang terhubung ke kulit ujung jari bertanggung jawab untuk memperhatikan berbagai area permukaan, namun bagaimana mereka melakukannya tidak dipahami dengan baik. Hewan pengerat melakukan pengamatan tekstur dengan rambut mereka. Seperti ujung jari manusia, rambut melakukan banyak pekerjaan, memperhatikan kedekatan dan bentuk benda, serta tampilan luas permukaan.

Matematikawan dari Departemen Matematika Teknik Universitas Bristol, berurusan dengan ahli saraf dari Universitas Tuebingen di Jerman, untuk memahami bagaimana gerakan rambut di seluruh area permukaan mengubah informasi tekstur menjadi sinyal saraf yang dapat dilihat oleh pikiran.

Dengan melakukan pengujian laboratorium penelitian akurasi tinggi pada rambut tikus asli, digabungkan dengan versi perhitungan, para ilmuwan menemukan bahwa rambut meniru antena, disetel untuk merasakan gerakan tongkat-selip kecil yang disebabkan oleh gesekan di antara area permukaan serta saran dari rambut.

“Salah satu hal paling mencolok yang kami temukan baik dalam eksperimen maupun teori adalah penguatan ribuan kali lipat dari sinyal kekuatan kecil yang dirasakan oleh ujung kumis menjadi sinyal yang diterima oleh neuron di dasar kumis. Tiba-tiba kami menyadari bahwa kumis bertindak seperti penguat, mengambil peristiwa slip-stik skala mikro dan dengan cepat mengubahnya menjadi pulsa bersih yang dapat diambil dan diproses oleh otak, ”kata Profesor Alan Champneys dari University of Bristol, co -pemimpin kesepakatan pemodelan dengan rekanan,Dr Robert Szalai.Dr Thibaut Putelat melakukan pemodelan matematika yang mendalam.

Penelitian Penyampaian sinyal tekstur di sepanjang rambut tikus, dirilis dalam jurnal Laporan Ilmiah dari penulis Nature, mengungkapkan bahwa rambut yang meruncing memiliki efek meningkatkan gerakan frekuensi tinggi kecil menjadi perubahan seperti denyut yang cukup efektif serta gerakan pada folikel rambut. Pada gilirannya, neuron aferen di folikel rambut merasakan modifikasi ini serta mentransfernya ke pikiran.

“Ini hampir seolah-olah morfologi kumis dirancang untuk menyampaikan sinyal yang diinduksi gesekan ini sebagai gelombang “Air Conditioner” di atas gerakan “DC” dari kumis yang menyampaikan informasi tentang kedekatan dan kekerasan permukaan.

“Gelombang Air Conditioner ini juga kecil dan cepat untuk dilihat oleh mata manusia. Namun, dalam menghadapi masalah ini dengan gaya multidisiplin, kami sebenarnya memiliki kemampuan untuk mengekspos gelombang ini dengan jelas untuk pertama kalinya,” kata Profesor Champneys.

“Pencarian memiliki efek untuk sentuhan manusia juga, di mana morfologi tonjolan sidik jari jauh lebih rumit, tetapi juga dapat membandingkan sinyal AC dan DC saat pikiran kita mencoba menguraikan berbagai aliran informasi tentang apa yang sebenarnya kita rasakan. ,” kata Dr. Maysam Oladazimi, yang melakukan eksperimen sebagai bagian dari Ph.D.

Temuan ini dapat memiliki manfaat yang luas termasuk bagaimana tekstur dapat dirancang untuk memberikan isyarat optimal bagi tunanetra, untuk operasi keselamatan manusia di lingkungan dengan cahaya rendah, atau untuk instalasi artistik yang mendalam.

“Penelitian ini membuka sejumlah peluang pekerjaan di masa depan. Sebagai ahli saraf, kami memiliki minat untuk menciptakan pemahaman yang jauh lebih mendalam tentang jalur pensinyalan saraf dalam diskriminasi tekstur, sementara rekan kerja kami di Bristol sangat ingin memeriksa efek untuk gaya sistem pemberitahuan robot masa depan, ”kata Profesor Cornelius Schwarz, yang memimpin eksperimen di Universitas Tuebingen.

Profesor Champneys mengatakan penelitian itu bernilai khusus untuk penginderaan haptic di bidang robotika, di mana robot benar-benar merasakan lingkungan mereka dan merupakan fokus dari banyak penelitian saat ini, terutama untuk robot yang perlu bertindak secara mandiri dalam kegelapan, seperti dalam pencarian. dan misi penyelamatan. Profesor Nathan Lepora dan rekan-rekannya di Laboratorium Robotika Bristol adalah pelopor dalam bidang ini.

“Kerja sama interdisipliner global antara eksperimentalis dan pemodel matematika ini menarik. Muncul dari versi sistem komputer serta dari percobaan laboratorium penelitian berjalan bersama – hanya dengan campuran keduanya kami memiliki kemampuan untuk membuat pengembangan kami, ”kata Profesor Champneys.