Tumis tikus: Penyelidikan multidisiplin mendedahkan bagaimana kita merasakan tekstur

Tumis tikus: Penyelidikan multidisiplin mendedahkan bagaimana kita merasakan tekstur

Bagaimana kita merasakan tekstur sebenarnya sudah lama menjadi rahsia. Diakui bahawa saraf yang bersambung dengan kulit hujung jari bertugas memerhatikan pelbagai kawasan permukaan, namun bagaimana cara melakukannya tidak dapat dipahami dengan baik. Tikus menjalankan tekstur dengan rambut mereka. Seperti hujung jari manusia, rambut melakukan banyak pekerjaan, memperhatikan kedekatan dan bentuk barang, serta penampilan luas permukaan.

Ahli matematik dari Jabatan Kejuruteraan Matematik Universiti Bristol, berurusan dengan ahli sains saraf dari Universiti Tuebingen di Jerman, untuk memahami bagaimana pergerakan rambut di seluruh kawasan permukaan mengubah maklumat tekstur menjadi isyarat saraf yang dapat dilihat oleh minda.

Dengan melakukan pemeriksaan makmal penyelidikan ketepatan tinggi pada rambut tikus asli, digabungkan dengan versi pengiraan, para saintis mendapati bahawa rambut meniru antena, disesuaikan untuk merasakan pergerakan slip-slip kecil yang disebabkan oleh menggosok di antara kawasan permukaan serta cadangan rambut.

"Salah satu perkara yang paling mencolok yang kami dapati dalam eksperimen dan teorinya adalah penguatan seribu kali lipat isyarat daya kecil yang dirasakan oleh hujung kumis yang diterima oleh neuron di pangkalan misai. Tiba-tiba kami menyedari bahawa kumis itu bertindak seperti penguat, mengambil kejadian slip-slip skala mikro dan dengan cepat mengubahnya menjadi denyutan bersih yang dapat diambil dan diproses oleh otak, "kata Profesor Alan Champneys dari University of Bristol, co. -memimpin perjanjian pemodelan dengan rakan sekutu, Dr Robert Szalai.Dr Thibaut Putelat melakukan pemodelan matematik mendalam.

Penyelidikan penyampaian isyarat tekstur di sepanjang rambut tikus, dikeluarkan dalam jurnal Laporan Saintifik dari pengarang Nature, mendedahkan rambut yang meruncing mempunyai kesan mengintensifkan pergerakan frekuensi tinggi sedikit sehingga menjadi pengubahsuaian seperti nadi yang berkesan dan juga gerakan pada folikel rambut rambut. Sebaliknya, neuron aferen pada folikel rambut merasakan pengubahsuaian ini dan juga memindahkannya ke minda.

"Seolah-olah morfologi kumis dirancang untuk menyampaikan isyarat yang disebabkan oleh geseran ini sebagai gelombang" Penyaman Udara "di atas gerakan" DC "kumis yang menyampaikan maklumat mengenai kedekatan dan kekerasan permukaan.

"Gelombang Air Conditioner ini juga sedikit dan juga cepat 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 mempunyai kesan untuk sentuhan manusia juga, di mana morfologi pelekapan cap jari jauh lebih rumit, namun mungkin juga membandingkan penyaman udara dan juga isyarat DC kerana fikiran kita berusaha untuk menguraikan banyak aliran maklumat mengenai apa yang sebenarnya kita rasakan , "Kata Dr. Maysam Oladazimi, yang melakukan eksperimen sebagai sebahagian dari Ph.D.

Penemuan ini dapat memberi manfaat yang luas termasuk bagaimana tekstur dapat dirancang untuk memberikan petunjuk optimum bagi penglihatan yang cacat, untuk operasi keselamatan manusia di lingkungan dengan cahaya rendah, atau untuk pemasangan artistik yang mendalam.

"Penyelidikan ini membuka sejumlah peluang untuk pekerjaan di masa depan. Sebagai ahli sains saraf, kami mempunyai minat untuk membuat pemahaman yang lebih mendalam mengenai jalur isyarat neural dalam diskriminasi tekstur, sementara rakan sekerja kami di Bristol ingin sekali memeriksa kesan untuk gaya sistem pemberitahuan robot masa depan, "kata Profesor Cornelius Schwarz, yang mengetuai eksperimen di University of Tuebingen.

Profesor Champneys mengatakan bahawa penyelidikan itu mempunyai nilai khusus untuk penginderaan haptik dalam bidang robotik, di mana robot secara harfiah merasakan persekitarannya dan menjadi tumpuan banyak penyelidikan semasa, terutama untuk robot yang perlu bertindak secara autonomi dalam kegelapan, seperti dalam pencarian dan misi menyelamat. Profesor Nathan Lepora dan rakan-rakan di Makmal Robotik Bristol adalah perintis dalam bidang ini.

“Kerjasama antara disiplin global antara eksperimen dan pemodel matematik sangat menarik. Ini timbul dari versi sistem komputer dan juga dari eksperimen makmal penyelidikan yang berjalan bersama - hanya dengan campuran kedua-duanya, kami mempunyai kemampuan untuk membuat perkembangan kami, "kata Profesor Champneys.