Krysy fúzy: Multidisciplinárny výskum odhaľuje, ako cítime textúru

Krysy fúzy: Multidisciplinárny výskum odhaľuje, ako cítime textúru

To, ako cítime textúru, bolo v skutočnosti dlho tajomstvom. Je známe, že nervy spojené s pokožkou prstov sú zodpovedné za zaznamenávanie rôznych povrchových plôch, zatiaľ čo to, ako to robia, nie je dobre pochopené. Hlodavce sledujú štruktúru vlasov. Rovnako ako ľudské končeky prstov, aj chĺpky vykonávajú množstvo zamestnaní, všímajú si blízkosť aj formu predmetov, ako aj vzhľad povrchu.

Matematici z Katedry inžinierskej matematiky na univerzite v Bristole sa zaoberali neurovedcami z univerzity v Tuebingene v Nemecku, aby pochopili, ako pohyb vlasov po celej povrchovej ploche prevádza informácie o textúre priamo na neurálne signály, na ktoré dokáže myslieť.

Vedci uskutočnili vysoko presné výskumné laboratórne vyšetrenia na skutočných potkaních vlasoch, ktoré boli začlenené do výpočtových verzií. Vedci zistili, že chĺpky napodobňujú antény, vyladené tak, aby snímali malé pohyby priľnavosti vyvolané trením medzi povrchom, ako aj návrh vlasy.

"Jednou z najpozoruhodnejších vecí, ktoré sme našli v experimentoch aj v teórii, bolo tisícnásobné zosilnenie malých silových signálov vnímaných špičkou fúzy oproti tým, ktoré dostávali neuróny na báze fúzií." Zrazu sme si uvedomili, že fúzy fungujú ako zosilňovač, prijímajú udalosti mikroskopu a rýchlo ich premieňajú na čisté impulzy, ktoré dokáže mozog zachytiť a spracovať, “uviedol profesor Alan Champneys z University of Bristol, Co. - vedúci modelovej dohody s pridruženým doktorom Robertom Szalaiom. Dr Thibaut Putelat vykonal hĺbkové matematické modelovanie.

V časopise bol publikovaný výskum „Prevod textúry“ pozdĺž vlasov potkanov Vedecké správy od autora Príroda, ukazuje, že zužujúci sa vlas má vplyv na zintenzívnenie malých vysokofrekvenčných pohybov priamo do značných pulzných úprav, ktoré sú účinné, rovnako ako pohyb vo vlasovom folikulu. Aferentný neurón vo vlasovom folikule zase tieto úpravy vníma a prenáša ich do mysle.

„Je to takmer akoby morfológia fúzy bola navrhnutá tak, aby prenášala tieto trením indukované signály ako vlny„ klimatizácie “na vrchole„ jednosmerného “pohybu fúzy, ktorý sprostredkúva informácie o blízkosti a tvrdosti povrchu.

"Tieto vlny klimatizácie sú tiež malé a rovnako rýchle na to, aby ich ľudské oko videlo." Pri prístupe k tomuto problému v multidisciplinárnom štýle sme však skutočne mali vôbec možnosť odhaliť tieto vlny zreteľne, “uviedol profesor Champneys.

„Hľadanie má vplyv aj na ľudský dotyk, kde je morfológia hrebeňov odtlačkov prstov oveľa komplikovanejšia, ale môže tiež porovnávať signály klimatizácie a jednosmerného prúdu, keď sa naša myseľ pokúša rozmotať početné informačné toky týkajúce sa toho, čo skutočne cítime ”, Povedal doktor Maysam Oladazimi, ktorý experimenty uskutočňoval ako súčasť svojho Ph.D.

Zistenia by mohli mať ďalekosiahle výhody vrátane toho, ako by sa dali textúry navrhnúť tak, aby poskytovali optimálne podnety pre zrakovo postihnutých, pre bezpečnú prevádzku ľudí v prostredí so slabým osvetlením alebo pre pohlcujúce umelecké inštalácie.

„Tento výskum otvára množstvo príležitostí pre budúce zamestnanie. Ako neurovedci máme záujem na vytvorení oveľa hlbšieho porozumenia nervových signálnych dráh pri diskriminácii textúr, zatiaľ čo naši spolupracovníci v Bristole dychtivo hľadajú efekty pre štýl budúcich systémov všímajúcich si roboty, “uviedol profesor Cornelius Schwarz, ktorý viedol experimenty na univerzite v Tübingene.

Profesor Champneys uviedol, že výskum má osobitnú hodnotu pre haptické snímanie v oblasti robotiky, kde roboti doslova cítia svoje prostredie a je predmetom mnohých súčasných výskumov, najmä pre roboty, ktoré musia konať autonómne v tme, napríklad pri hľadaní a záchranné misie. Profesor Nathan Lepora a kolegovia z Bristolského robotického laboratória sú priekopníkmi v tejto oblasti.

„Táto globálna interdisciplinárna spolupráca medzi experimentátormi a matematickými modelármi bola zaujímavá. Vznikli z verzií počítačového systému, ako aj z výskumných laboratórnych experimentov šli dokopy - iba s ich kombináciou sme mali schopnosť uskutočniť náš vývoj, “uviedol profesor Champneys.

Detonic