La investigación interdisciplinaria revela cómo nos sentimos acerca del tacto.

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Latidos y medición biomecánica. (A) Ratones C4 longitudinales. Se muestra la ubicación del campo de cabeza y bigotes de rata. La posición de C4 es el punto verde en el campo de bigotes ampliado. Se muestran la forma cónica, la longitud ly la distancia x (consulte el panel C). (Tenga en cuenta que repetimos las mediciones de la línea de base usando las longitudes C3 y D3 también, sus ubicaciones están indicadas por puntos grises) (b) Micrografías de la punta del filamento (izquierda) y la base (derecha). (C) Configuración experimental (vista desde la cámara de grabación). La varilla giratoria es visible en la parte superior. En la parte inferior, se ve la mitad del tambor que contiene el papel de lija. La ubicación de las variables experimentales se indica en la longitud l longitudinal, la velocidad de conducción vy la distancia x. (D) Eventos de pegado-deslizamiento en bigotes que se mueven a través de un pañuelo. Análisis de video de la forma y ubicación del filamento en xey durante un período largo (en todos los cuadros de video mostrados, se colocó papel de lija 1 mm menos que la longitud del filamento: es decir, en x = 27,36 mm). Rojo: todos los neumáticos están por debajo de la velocidad de conducción; indica períodos de adherencia. Verde: instancias con máxima aceleración local; indica deslizamientos. El primer fotograma tomado cuando el bigote se movía libremente por el aire (sin textura) se muestra a modo de comparación (violeta). Recuadro: correlación cruzada de la aceleración en la punta (x = 24 mm, línea blanca superior) frente a la de la base (x = 3 mm, línea blanca inferior). Las líneas grises indican el retardo de tiempo t = 0 (coordenada x) y el coeficiente de correlación r = 0 (coordenada). (e) Método para determinar eventos de pegado y deslizamiento. Las palancas (rojas) se encuentran configurando el seguimiento de velocidad (a una velocidad de conducción de 420 ° / s) y reduciendo el seguimiento al mínimo. Se encontraron deslizamientos (verde) al aumentar las barras de aceleración por encima del umbral (se encontraron 2 desviaciones estándar con movimiento en el aire / sin contacto). En la parte superior, todos los eventos se muestran nuevamente a lo largo del eje del tiempo. Además, en la detonación se muestra una secuencia corta de 4 resbalones y 7 palos. atribuido a él: Informes científicos de la naturaleza

Nuestro sentido de la textura siempre ha sido un misterio. Se sabe que los nervios conectados a la piel del dedo son responsables de detectar diferentes superficies, pero no se comprende bien cómo se hace. Los roedores perciben la textura a través de sus bigotes. Como las yemas de los dedos humanos, las cerdas realizan múltiples tareas, detectando la proximidad y la forma de los objetos, así como la textura de la superficie.

Matemáticos del Departamento de Ingeniería Matemática de la Universidad de Bristol trabajaron con neurocientíficos de la Universidad de Tübingen en Alemania para comprender cómo se traduce el movimiento de un bigote a través de una superficie. textura información en señales nerviosas que el cerebro puede percibir.

Al ejecutar pruebas de laboratorio de alta resolución en dos ratas reales, junto con modelos computacionales, los investigadores encontraron que pelo de barba Se comporta como antenas, sintonizadas para detectar pequeños movimientos de deslizamiento causados ​​por la fricción entre la superficie y la punta del bebedero.

“Una de las cosas más asombrosas que encontramos tanto en los experimentos como en la teoría fue la amplificación mil veces mayor de las señales de fuerza diminutas recibidas por la punta del bebedor a las recibidas por las neuronas en la base de los capilares. De repente nos dimos cuenta de que el bebedor se comporta como un amplificador, tomando eventos de deslizamiento a pequeña escala y transformándolos rápidamente. para limpiar pulsos que el cerebro puede captar y procesar ”, dijo el profesor Alan Champneys de la Universidad de Bristol, codirector del trabajo de modelado con su colega el Dr. Robert. Salai. El Dr. Tibo Butylat llevó a cabo el modelado numérico detallado.

La investigación se publicó en la revista sobre la transducción de señales tisulares a lo largo de los bigotes de ratones. Informes científicos De la editorial Nature, revela que la disminución del bigote tiene el efecto de amplificar pequeños movimientos de alta frecuencia en cambios similares a pulsos en las fuerzas y el movimiento en el folículo piloso longitudinal. A su vez, las neuronas del folículo detectan estos cambios y los transmiten al cerebro.

“Es como si la forma del bigote estuviera diseñada para transmitir estas señales de fricción como ondas ‘AC’ sobre el movimiento ‘DC’ de los filamentos que transmiten información sobre la proximidad y dureza de la superficie.

“Estas ondas de corriente alterna son demasiado pequeñas y demasiado rápidas para que el ojo humano las vea. Sin embargo, al tratar este problema de una manera multidisciplinaria, pudimos detectar claramente estas ondas por primera vez”, dijo el profesor Champaigns.

“Los hallazgos también tienen implicaciones para el contacto humano, donde la forma de los bordes de las huellas dactilares es más compleja, pero puede distinguir de manera similar entre las señales de CA y CC, ya que nuestro cerebro intenta separar múltiples flujos de información sobre lo que estamos sintiendo. “dijo el Dr. Maysam Oladazimi, quien realizó los experimentos como parte de su tesis doctoral.

Los resultados podrían tener beneficios de gran alcance, incluida la forma en que se diseñan las texturas para proporcionar señales ideales para las personas con discapacidad visual, para operaciones de seguridad humana en entornos con poca luz o para instalaciones artísticas inmersivas.

“Esta investigación abre varias vías para el trabajo futuro. Como neurocientíficos, estamos interesados ​​en desarrollar una comprensión más detallada de las vías de señalización neuronal en la diferenciación de tejidos, mientras que nuestros colegas de Bristol están interesados ​​en explorar las implicaciones para el diseño de futuros sistemas de sensores robóticos. “, dijo el profesor Cornelius Schwartz, quien dirigió los experimentos en la Universidad de Tübingen.

El profesor Champaigns dijo que la investigación ha sido de particular valor para la detección háptica en robótica, donde los robots literalmente sienten su entorno y es el foco de gran parte de la investigación actual, especialmente para los robots que necesitan actuar de forma autónoma en la oscuridad, como en misiones de búsqueda y rescate. . El profesor Nathan Lepora y sus colegas del Laboratorio de Robótica de Bristol son pioneros en este campo.

“Esta colaboración transnacional e interdisciplinaria entre los dos experimentadores y los diseñadores matemáticos fue emocionante”, dijo el profesor. “Los resultados fueron de modelos informáticos y de experimentos de laboratorio uno al lado del otro, y solo pudimos avanzar a través de una combinación de los dos . ” champán.


La simulación de bigotes da una idea del sentido del tacto en los mamíferos.


más información:
Maysam Oladazimi et al, Transmisión de señales de tejido a lo largo del bigote de rata, Informes científicos (2021). DOI: 10.1038 / s41598-021-92770-3

Introducción de
Universidad de bristol

La fraseRat Bigotes: una investigación multidisciplinaria revela cómo nos sentimos (13 de julio de 2021). Recuperado el 13 de julio de 2021 de https://medicalxpress.com/news/2021-07-rat-whiskers-multidisciplinary-reveals-texture.html

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