I ricercatori di Johns Hopkins scoprono il gruppo di cellule nervose nell'interfaccia responsabile del tocco attivo del `'

Lavorando con i mouse geneticamente costruiti -- e particolarmente le loro basette -- I ricercatori di Johns Hopkins riferiscono che hanno identificato un gruppo di cellule nervose nell'interfaccia responsabile cui chiamano “tocco attivo,„ di una combinazione di moto e di sensibilità sensitiva stati necessario per traversare il mondo esterno. La scoperta di questo meccanismo sensoriale di base, descritta il 20 aprile online nel Neurone del giornale, avanza la ricerca di migliore protesi “astuta„ per la gente, un che forniscano il feedback sensitivo più naturale al cervello durante l'uso.

Studi la guida Daniel O'Connor, il Ph.D., assistente universitario della neuroscienza alla Scuola di Medicina di Johns Hopkins University, spiega che durante i parecchi decenni passati, i ricercatori hanno raccolto una ricchezza di conoscenza circa il tatto. “Potete aprire i manuali e leggere tutti circa i tipi differenti di sensori o di celle del ricevitore nell'interfaccia,„ dice. “Tuttavia, quasi tutto che sappiamo proviene dagli esperimenti dove lo stimolo tattile si è applicato all'interfaccia stazionaria--cioè tocco passivo.„

Tale “tocco passivo,„ O'Connor aggiunge, non è come gli esseri umani ed altri animali esplorano normalmente il loro mondo. Per esempio, dice, la gente che entra in una stanza scura potrebbe cercare un interruttore della luce attivamente ritenendo la parete con le loro mani. Per dire se un oggetto è duro o molle, probabilmente dovrebbe stamparla con le loro barrette. Per vedere se un oggetto è regolare o ruvido, scandirebbe avanti e indietro le loro barrette attraverso la superficie di un oggetto.

Ciascuno di questi moduli del tocco si è combinato con moto, dice, è un modo attivo dell'esplorazione del mondo, piuttosto che aspettando per fare uno stimolo di tocco presentare. Ciascuno egualmente richiedono la capacità di percepire la posizione relativa di una parte del corpo nello spazio, un'abilità conosciuta come propriocezione.

Mentre una certa ricerca ha suggerito che le stesse popolazioni delle cellule nervose, o dei neuroni, potrebbero essere responsabili della percezione sia della propriocezione che toccare necessario per questa integrazione del sensitivo-motore, se questa era vera e che i neuroni compire questa abilità sono stati in gran parte sconosciuti, O'Connor dice.

Per scoprire più, O'Connor ed il suo gruppo hanno messo a punto un sistema sperimentale con i mouse che li hanno permessi di registrare i segnali elettrici dai neuroni specifici situati nell'interfaccia, durante sia il tocco che il moto.

I ricercatori hanno compiuto questo, riferiscono, lavorando con i membri di un laboratorio piombo da David Ginty, il Ph.D., un ex docente di Johns Hopkins University, ora alla Facoltà di Medicina di Harvard, per sviluppare i mouse geneticamente alterati. In questi animali, un tipo di neurone sensoriale nell'interfaccia chiamata afferents di Merkel era mutato in modo che rispondessero al tocco -- il loro stimolo “indigeno„ ed uno lungamente documentato nella ricerca precedente -- ma anche ad indicatore luminoso blu, che pelano le cellule nervose non rispondono normalmente a.

Gli scienziati hanno preparato i roditori per funzionare su una pedana mobile mouse di taglia che ha avuta un piccolo palo fissato alla parte anteriore che è stata motorizzata per muoversi verso le posizioni differenti. Prima Che i mouse si avvi funzionare, i ricercatori hanno usato il loro sistema sensibilizzato tocco-e-indicatore luminoso per trovare le basette singolo animale di Merkel afferente vicino di un ogni ed hanno utilizzato un elettrodo per misurare i segnali elettrici da questo neurone.

Tanto come gli esseri umani utilizzi le loro mani per esplorare il mondo con il tocco, mouse utilizzano le loro basette, spiega O'Connor. Di Conseguenza, mentre gli animali hanno cominciato a funzionare sulla pedana mobile, hanno mosso avanti e indietro le loro basette in un moto che i ricercatori chiamano “sbattitura esplorativa.„

Facendo Uso di una macchina fotografica ad alta velocità messa a fuoco sulle basette degli animali, i ricercatori hanno catturato quasi 55.000.000 fotogrammi del video mentre i mouse hanno funzionato e sbattuto. Poi hanno usato l'computer-apprendimento degli algoritmi per separare i movimenti in tre categorie differenti: quando i roditori non stavano sbattendo o in contatto con il palo; quando stavano sbattendo senza il contatto; o quando stavano sbattendo contro il palo.

Poi hanno connesso ciascuno di questi movimenti -- facendo uso di video istantanee catturate 500 volte ogni secondo -- ai segnali elettrici che vengono ai dai afferents blu indicatore sensibili del Merkel degli animali.

I risultati indicano che i afferents di Merkel hanno prodotto i potenziali d'azione -- le punte elettriche che i neuroni usano per comunicare a vicenda ed il cervello -- quando le loro basette associate hanno contattato il palo. Che trovare non era particolarmente sorprendente, O'Connor dice, a causa del ruolo affermato di questi neuroni in tocco.

Tuttavia, dice, i afferents di Merkel egualmente hanno risposto robusto quando stavano muovendo nell'aria senza toccare il palo. Approfondendo i segnali elettrici specifici, i ricercatori hanno scoperto che i potenziali d'azione si sono riferiti precisamente alla posizione delle basette nello spazio. Questi risultati suggeriscono quel gioco di afferents di Merkel un bivalente in tocco e propriocezione e nell'integrazione del sensitivo-motore necessaria per il tocco attivo, O'Connor dice.

Sebbene questi risultati siano particolari alle basette del mouse, avverte, lui ed i suoi colleghi credono che i afferents di Merkel in esseri umani potrebbero servire una simile funzione, perché molti beni anatomici e fisiologici dei afferents di Merkel sembrano simili attraverso un intervallo delle specie, compreso i mouse e gli esseri umani.

Oltre a fare luce su una domanda biologica di base, O'Connor dice, la ricerca del suo gruppo potrebbe anche finalmente migliorare gli arti e le cifre artificiali. Un Pò Di protesi ora può collegare mediante interfaccia al cervello umano, permettendo che gli utenti li muovano facendo uso dei segnali diretti del cervello. Mentre questo moto è un avanzamento enorme oltre la protesi statica tradizionale, ancora non permette il movimento regolare degli arti naturali. Integrando segnala simile a quelle prodotte dai afferents di Merkel, lui spiega, i ricercatori potrebbero finalmente potere creare la protesi che può inviare i segnali circa il tocco e la propriocezione al cervello, permettendo i movimenti analoghi degli arti indigeni.

Sorgente: http://www.hopkinsmedicine.org/news/media/releases/discovering_the_basics_of_active_touch

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