محققان Haptics دریافتند که بیومکانیک پوست می تواند محاسبات لمسی مفیدی را انجام دهد
به عنوان بزرگترین و برجسته ترین ارگان بدن ما ، پوست نیز یکی از اساسی ترین اتصالات ما به دنیای اطراف ما است. از لحظه ای که به دنیا می آییم ، در هر تعامل جسمی که داریم ، صمیمی است.
گرچه دانشمندان بیش از یک قرن است که احساس لمس یا حماقت را مورد مطالعه قرار داده اند ، اما جنبه های بسیاری از نحوه عملکرد آن به عنوان یک رمز و راز باقی مانده است.
یون یون Visell ، محقق خوش بینی UC سانتا باربارا گفت: " احساس لمس کاملاً درک نشده است ، حتی اگر این قلب ما را در تعامل داشته باشد." "هر کاری که با دستان خود انجام دهیم - چیدن لیوان ، امضای نام خود یا یافتن کلید در کیف ماست. هیچ کدام از اینها بدون احساس لمس امکان پذیر نیست. با این وجود ما ماهیت احساسات گرفته شده توسط پوست را کاملاً نمی فهمیم. یا نحوه پردازش آنها به منظور فعال کردن ادراک و عمل. "
وی افزود: ما مدل های بهتری برای چگونگی عملکرد حواس دیگر مانند بینایی و شنوایی داریم ، اما درک ما از چگونگی عملکرد حس لمس بسیار کمتری است.
برای کمک به پر کردن این شکاف ، ویسل و تیم تحقیقاتی وی ، از جمله ییتیان شائو و همکار وینسنت هایوارد در سوربن ، در حال مطالعه فیزیک احساس لمس هستند - چگونگی لمس کردن یک جسم باعث ایجاد سیگنالهایی در پوست می شود که شکل ما را می گیرد. در یک مطالعه (پیوند) منتشر شده در مجله Science Advances ، این گروه نشان می دهد که چگونه خاصیت ارتجاعی ذاتی پوست به سنجش لمسی کمک می کند. شگفت آور ، آنها نشان می دهند که به دور از یک ماده سنجش ساده ، پوست می تواند به پردازش اطلاعات لمسی نیز کمک کند.
ویسل برای درک این جنبه قابل ملاحظه اما کمی شناخته شده از لمس ، فکر می کند که چگونه چشمان ، اندام بینایی ما ، پردازش اطلاعات نوری مفید است.
وی گفت: "بینش انسان به نوری چشم متکی است تا نور را به تصویری از شبکیه متمرکز کند." "شبکیه شامل گیرنده های حساس به نور است که این تصویر را به اطلاعاتی ترجمه می کنند که مغز ما برای تجزیه و تفسیر آنچه ما به دنبالش هستیم از آنها استفاده می کند."
Visell ادامه داد: هنگامی که با پوست خود را لمس می کنیم ، روند مشابهی آشکار می شود. همانند ساختارهایی مانند قرنیه و عنبیه که نور را جذب می کنند و نور را روی شبکیه متمرکز می کنند ، کشش پوست سیگنال های لمسی را در گیرنده های حسی در سراسر پوست توزیع می کند.
بنا بر روی کارهای قبلی که از آرایه ای از شتاب سنج های کوچک استفاده شده بر روی دست استفاده شده است به حس و فهرست کردن الگوهای فضایی ارتعاشات تولید شده توسط اقدامات مانند ضربه زدن، کشویی و یا قاپیدن، محققان در اینجا به کار یک روش مشابه به تصرف الگوهای فضایی لرزش که تولید می شود به عنوان دست محیط را احساس می کند.
شاهو توضیح داد: "ما از یک دستگاه سفارشی متشکل از 30 سنسور سه محوره که به آرامی به پوست متصل شده اند ، استفاده کردیم." "و سپس ما از هر یک از شرکت کنندگان در آزمایش های خود خواستیم که بسیاری از تعامل های لمسی مختلف را با دست خود انجام دهند." تیم تحقیق مجموعه ای از نزدیک به 5000 مورد از چنین فعل و انفعالات را جمع آوری کردند و این داده ها را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند تا نحوه انتقال الگوهای لرزش حاصل از تولید لمسی که در سیگنال های لمسی در سراسر محتوای اطلاعات شکل دستی منتقل می شوند را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. الگوهای لرزش ناشی از اتصال الاستیک در درون پوست است.
سپس این تیم به منظور روشن شدن چگونگی انتقال لرزش در اطلاعات شکل داده شده در سیگنالهای لمسی ، این الگوهای را تجزیه و تحلیل کردند. Shao توضیح داد: "ما از یک مدل ریاضی استفاده کرده ایم که در آن سیگنال های بصری زیاد که در سراسر دست احساس می شود ، به عنوان ترکیبی از تعداد کمی از الگوهای بدوی معرفی می شوند." الگوهای ابتدایی یک واژگان یا فرهنگ لغت جمع و جور را فراهم می کند ، که اندازه اطلاعات موجود در سیگنال ها را فشرده می کند و باعث می شود که آنها با رمزگذاری کارآمدتری انجام شوند.
این تجزیه و تحلیل دهها یا کمتر الگوهای موج ابتدایی - ارتعاشات پوست در سراسر دست را ایجاد می کند که می تواند برای گرفتن اطلاعات در سیگنال های لمسی که توسط دست احساس می شود ، استفاده شود. ویزل گفت ویژگی بارز این الگوهای ارتعاش بدوی این است که آنها به طور خودکار ساختار دست و فیزیک انتقال موج در پوست را منعکس می کنند.
وی توضیح داد: "الاستیسیته این عملکرد بسیار اساسی را در پوست هزاران گیرنده حسی برای لمس در پوست ایجاد می کند ، حتی در صورت تماس در ناحیه ای از پوست کوچک." "این به ما این امکان را می دهد تا از منابع حسی بسیار فراتر از آنچه در غیر این صورت در دسترس است برای تفسیر آنچه در دست ماست استفاده کنیم." ویزل گفت ، یافته قابل توجه تحقیقات آنها این است که این فرایند همچنین باعث می شود تا با استفاده موثرتر از اطلاعات در سیگنال های لمسی ، ضبط شود. پردازش اطلاعات از این نوع معمولاً توسط مغز انجام می شود و نه پوست.
ویسل گفت ، نقشی که توسط انتقال مکانیکی در پوست انجام می شود از بعضی جهات شبیه به نقش مکانیک گوش داخلی در شنوایی است. در سال 1961 ، فون بکسی جایزه نوبل را برای کار خود دریافت کرد که نشان می دهد چگونه مکانیک گوش داخلی پردازش شنوایی را تسهیل می کند. با پخش صداهای با محتوای فرکانس متفاوت به گیرنده های حسی مختلف در گوش ، آنها به رمزگذاری صداها توسط سیستم شنوایی کمک می کنند. کار تیم نشان می دهد که فرآیندهای مشابه ممکن است حس لامسه را در پی داشته باشند.
