Žiurkės ūsai: Daugiadisciplininiai tyrimai atskleidžia, kaip mes jaučiame tekstūrą

Žiurkės ūsai: Daugiadisciplininiai tyrimai atskleidžia, kaip mes jaučiame tekstūrą

Kaip mes jaučiame tekstūrą, iš tikrųjų jau seniai buvo paslaptis. Pripažįstama, kad nervai, susieti su piršto galu, yra atsakingi už įvairių paviršiaus sričių pastebėjimą, tačiau kaip jie tai daro, nėra gerai suprantama. Graužikai tekstūrą pastebi plaukais. Kaip ir žmogaus pirštų galiukai, plaukai atlieka daugybę darbų, pastebi daiktų artumą, formą ir išvaizdą.

Bristolio universiteto Inžinerinės matematikos katedros matematikai bendravo su neuromoksliais iš Tuebingeno universiteto Vokietijoje, kad suprastų, kaip plaukų judėjimas visame paviršiaus plote paverčia tekstūros informaciją tiesiai į nervinius signalus, kuriuos gali matyti protas.

Atlikdami tikro žiurkės plauko didelio tikslumo tyrimų laboratorinius tyrimus kartu su skaičiavimo versijomis, mokslininkai nustatė, kad plaukai imituoja antenas, sureguliuotas taip, kad pajustų mažus paslydimo judesius, atsirandančius trinant tarp paviršiaus ploto, taip pat pasiūlymą plaukai.

„Vienas ryškiausių dalykų, kurį radome tiek eksperimentuose, tiek teorijoje, buvo tūkstančių kartų stiprinamas mažų jėgos signalų, kuriuos suvokia ūso galas, ir tų, kuriuos gauna ūsų pagrindo neuronai. Staiga supratome, kad ūsas veikia kaip stiprintuvas, imantis mikro masto lazdelių paslydimo įvykius ir greitai paverčiantis juos švariais impulsais, kuriuos gali pasiimti ir apdoroti smegenys “, - teigė profesorius Alanas Champneysas iš Bristolio universiteto modeliavimo sutarties su asocijuotu asmeniu dr. Robertu Szalai vadovu. Dr Thibautas Putelatas atliko išsamų matematinį modeliavimą.

Žurnale paskelbtas tyrimas „Tekstūros signalų perdavimas žiurkės plaukams“ Mokslines ataskaitas iš autoriaus Gamtos, atskleidžia, kad plaukų smailėjimas daro įtaką mažiems aukšto dažnio judesiams tiesiai į reikšmingas, į impulsą panašias modifikacijas, taip pat judesį plauko folikului. Savo ruožtu aferentinis plaukų folikulo neuronas suvokia šias modifikacijas, taip pat perkelia jas į protą.

„Beveik taip, tarsi ūso morfologija būtų sukurta šiems trinties sukeltiems signalams perduoti, kai„ oro kondicionierius “banguoja ant ūso„ DC “judesio, perduodančio informaciją apie paviršiaus artumą ir kietumą.

„Šios oro kondicionieriaus bangos taip pat mažai, taip pat greitai matomos žmogaus akimis. Tačiau artėdami prie šios bėdos daugiadalykiu stiliumi, mes iš tikrųjų jau pirmą kartą sugebėjome aiškiai atskleisti šias bangas “, - sakė profesorius Champneysas.

„Ieškojimas taip pat turi poveikį žmogaus prisilietimui, kai pirštų atspaudų keterų morfologija yra daug sudėtingesnė, tačiau taip pat gali palyginti oro kondicionierius ir nuolatinės srovės signalus, nes mūsų protas bando atskleisti daugybę informacijos srautų apie tai, ką mes iš tikrųjų jaučiame “, - sakė daktaras Maysamas Oladazimi, atlikęs eksperimentus kaip savo daktaro laipsnį.

Išvados gali turėti toli siekiančių pranašumų, įskaitant tai, kaip tekstūros gali būti suprojektuotos taip, kad užtikrintų optimalius ženklus silpnaregiams, žmonių saugai veikiant silpno apšvietimo sąlygomis ar įtraukiančioms meninėms instaliacijoms.

„Šis tyrimas atveria daugybę būsimo darbo galimybių. Mes, kaip neuromokslininkai, esame suinteresuoti sukurti daug gilesnį supratimą apie neuroninius signalų kelius diskriminuojant tekstūrą, o mūsų bendradarbiai Bristolyje nori išbandyti būsimų robotų pastebėjimo sistemų stiliaus poveikį “, - sakė profesorius Corneliusas Schwarzas. vadovavęs eksperimentams Tuebingeno universitete.

Profesorius Champneysas teigė, kad tyrimas buvo ypač vertingas haptiniam jutimui robotikos srityje, kur robotai tiesiogine prasme jaučia savo aplinką ir yra daugelio dabartinių tyrimų objektas, ypač robotams, kuriems reikia veikti autonomiškai tamsoje, pavyzdžiui, ieškant. ir gelbėjimo misijos. Profesorius Nathanas Lepora ir kolegos iš Bristolio robotikos laboratorijos yra šios srities pradininkai.

„Šis visuotinis tarpdisciplininis eksperimentuotojų ir matematikos modelių bendradarbiavimas buvo įdomus. Tai kyla tiek iš kompiuterinės sistemos versijų, tiek iš kartu atliktų tyrimų laboratorinių eksperimentų - mes turėjome galimybę tobulėti tik kartu su abiem mišiniais “, - teigė profesorius Champneysas.