Naukowcy precyzują znaczenie linii papilarnych dla zmysłu dotyku
Nasze linie papilarne mają decydujące znaczenie dla odczuwania przez nas delikatnych faktur, które przebiegają zaledwie o ułamek milimetra na ukos - mówią badania, które opisano w internetowym wydaniu czasopisma Science. Źródłem unijnego wsparcia dla tych badań był projekt MONAT (Pomiar naturalności), który został sfinansowany z budżetu NEST (Nowe i pojawiające się nauki i technologie) Szóstego Programu Ramowego (6PR). Zdolność naszych rąk do wykonywania precyzyjnych zadań takich jak chwytanie i manipulowanie przedmiotami, wykrywanie drobnych wad na powierzchni przedmiotów i rozróżnianie faktur opiera się na wrażliwości dotykowej koniuszków palców. Informacja dotykowa jest wykrywana i przekazywana do naszego mózgu przez różnego typu wyspecjalizowane zakończenia nerwowe. Szorstkie faktury, o grubości powyżej 200 mikrometrów (tj. jednej piątej milimetra lub, mniej więcej, grubości włosa człowieka) są wychwytywane przez mechanoreceptory. Gładsze faktury są rozpoznawane przez ciałka Paciniego, które odbierają wibracje powstające w czasie przesuwania koniuszka palca po powierzchni. Ciałka Paciniego są z kolei połączone z neuronami sensorycznymi, które przekazują informację do mózgu. W ostatnich badaniach naukowcy badali rolę, jaką odgrywają grzbiety i doliny naszych linii papilarnych w przekazywaniu informacji o fakturze powierzchni do ciałek Paciniego. W tym celu stworzyli mechaniczny sensor dotykowy o wymiarach koniuszka palca człowieka. Na sztuczny palec nałożono rozciągliwą i elastyczną nasadkę. Powierzchnia nasadki była gładka albo miała wypukłości, aby symulować linie papilarne człowieka. Kiedy sensor ze wzorem linii papilarnych był przesuwany po powierzchniach z losowo ułożonym wzorem, grzbiety "linii papilarnych" wydawały się wzmacniać i filtrować pewne częstotliwości wibracji, aby wygenerować sygnał, który precyzyjnie pasował do spektrum wrażliwości ciałek Paciniego. Sensor z gładką nasadką nie dawał takiego samego efektu. Według naukowców, proces wzmocnienia sygnału ściśle wiąże się z ukierunkowaniem grzbietów w stosunku do kierunku przesuwania palca. Sztuczne linie papilarne wykorzystane w doświadczeniu składały się po prostu z równoległych grzbietów, które w czasie badania były skierowane prostopadle w stosunku do kierunku przesuwania. Jednakże grzbiety prawdziwych linii papilarnych są ułożone w eliptyczne zawijasy. Skutek takiego układu jest taki, że poszczególne regiony naszych linii papilarnych (a przez to poszczególne ciałka Paciniego) są optymalnie ułożone w stosunku do danego kierunku skanowania. "Dalsze badania są potrzebne, aby wyjaśnić, w jaki sposób może to wpływać na procedury rozpoznawania (takie jak ustawienie linii papilarnych w stosunku do strefy kontaktu) wykorzystywane przez ludzi w czasie oceny faktury" - napisali naukowcy. Stworzenie sztucznego koniuszka palca było głównym zadaniem projektu MONAT, który rozpoczął się w 2006 r. a ma zamknąć się wraz z końcem tego roku. Projekt ma na celu zrozumienie, w jaki sposób ludzie wykorzystują swoje zmysły wzroku i dotyku do rozróżniania między materiałami naturalnymi a syntetycznymi. Zagadnienie ma ogromne znaczenie handlowe, gdyż wiele produktów wytwarzanych z naturalnych materiałów, takich jak jedwab, kaszmir, skóra czy na przykład dąb, postrzega się jako luksusowe. Projektowanie syntetycznych wersji tych materiałów, które wyglądają i są w dotyku takie same jak oryginał stanowi nie lada wyzwanie. Informacje pozyskane w ramach projektu MONAT pomogą ekspertom w materiałoznawstwie sprostać temu wyzwaniu i stworzyć artykuły, które nie tylko będą mieć niską cenę i trwałość materiałów syntetycznych, ale również pod względem wyglądu i dotyku będą takie jak materiały naturalne.
Kraje
Francja