Os bigodes do rato: pesquisas multidisciplinares revelam como percebemos a textura

Os bigodes do rato: pesquisas multidisciplinares revelam como percebemos a textura

Como sentimos a textura, na verdade, há muito tempo é um segredo. É reconhecido que os nervos ligados à pele da ponta do dedo são responsáveis ​​por perceber várias áreas superficiais, mas como o fazem não é bem compreendido. Os roedores realizam a percepção da textura com os cabelos. Como as pontas dos dedos humanos, os cabelos realizam várias tarefas, percebendo a proximidade e a forma dos itens, junto com as aparências da área de superfície.

Matemáticos do Departamento de Engenharia Matemática da Universidade de Bristol trabalharam com neurocientistas da Universidade de Tuebingen, na Alemanha, para compreender como o movimento de um cabelo em uma área de superfície converte informações de textura em sinais neurais que podem ser visualizados pela mente.

Ao executar exames de laboratório de pesquisa de alta precisão em um cabelo de rato genuíno, incorporado com versões de cálculo, os cientistas localizaram que os cabelos imitam antenas, sintonizados para sentir os pequenos movimentos stick-slip provocados pela fricção entre a área da superfície, bem como a sugestão de o cabelo.

“Uma das coisas mais impressionantes que encontramos tanto nos experimentos quanto na teoria foi a amplificação mil vezes maior de minúsculos sinais de força percebidos pela ponta do bigode até os recebidos pelos neurônios na base dos bigodes. De repente, percebemos que o bigode está agindo como um amplificador, pegando eventos stick-slip em microescala e rapidamente os transformando em pulsos limpos que podem ser captados e processados ​​pelo cérebro ”, afirmou o professor Alan Champneys, da University of Bristol, co - líder do acordo de modelagem com o associado, o Dr. Robert Szalai. Dr. Thibaut Putelat realizou a modelagem matemática em profundidade.

A pesquisa Transmissão de sinais de textura ao longo de um cabelo de rato, divulgada na revista Relatórios Científicos do autor Nature, revela que o afilamento do cabelo tem o impacto de intensificar pequenos movimentos de alta frequência em consideráveis ​​modificações semelhantes a pulsos, bem como no movimento do folículo piloso. Por sua vez, o neurônio aferente no folículo piloso percebe essas modificações e também as transfere para a mente.

“É quase como se a morfologia do bigode fosse projetada para transmitir esses sinais induzidos por atrito como ondas de“ ar condicionado ”no topo do movimento“ DC ”do bigode que transmite as informações sobre a proximidade e dureza da superfície.

“Essas ondas do ar-condicionado também são pequenas e também rápidas para serem vistas pelo olho humano. No entanto, ao abordar esse problema em um estilo multidisciplinar, tivemos a capacidade de expor essas ondas com clareza pela primeira vez ”, disse o professor Champneys.

"A pesquisa por efeitos para o toque humano também, onde a morfologia das cristas de impressão digital é muito mais complicada, mas também pode comparar os sinais do condicionador de ar e da DC enquanto nossa mente tenta separar inúmeros fluxos de informações sobre o que realmente estamos sentindo ”, Disse o Dr. Maysam Oladazimi, que realizou os experimentos como parte de seu doutorado.

As descobertas podem ter benefícios de longo alcance, incluindo como as texturas podem ser projetadas para fornecer pistas ideais para os deficientes visuais, para a operação de segurança humana em ambientes com pouca luz ou para instalações artísticas imersivas.

“Essa pesquisa abre uma série de oportunidades para empregos futuros. Como neurocientistas, temos interesse em criar uma compreensão muito mais aprofundada dos caminhos de sinalização neural na discriminação de textura, enquanto nossos colegas de trabalho em Bristol estão ansiosos para verificar os efeitos do estilo dos futuros sistemas de detecção de robôs ”, disse o professor Cornelius Schwarz, que liderou os experimentos na Universidade de Tuebingen.

O professor Champneys disse que a pesquisa foi de particular valor para o sensor tátil no campo da robótica, onde os robôs literalmente sentem seu ambiente e é o foco de muitas pesquisas atuais, especialmente para robôs que precisam agir autonomamente no escuro, como em pesquisas e missões de resgate. O professor Nathan Lepora e colegas do Laboratório de Robótica Bristol são pioneiros neste campo.

“Essa cooperação interdisciplinar global entre experimentalistas e modeladores matemáticos foi interessante. O surge tanto das versões do sistema computacional quanto dos experimentos de laboratório de pesquisa - foi só com uma mistura de ambos que tínhamos a capacidade de fazer nosso desenvolvimento ”, afirmou o professor Champneys.