Johns Hopkins の研究者は検出します ` の実行中の接触に」責任がある皮の神経細胞のグループを

遺伝的に設計されたマウスを使用 -- そして特にひげ -- Johns Hopkins の研究者は 「実行中の接触呼出す何を報告します外部世界をナビゲートするのに必要とされる」、と動きおよび感覚的な感じの組合せに責任がある皮の神経細胞のグループを識別したことを。 ジャーナルニューロンでオンライン 4 月 20 日記述されているこの基本的な感覚的なメカニズムの発見は人々、使用の間に頭脳により自然な感覚フィードバックを提供する物のよりよい 「スマートな」 prosthetics の検索を進めます。

過去数十年間に、研究者が触覚についての豊富知識を積んだことを調査のリーダーダニエル O'Connor、 Ph.D は。、ジョーンズ・ホプキンス大学の医科大学院の神経科学の助教授、説明します。 「教科書を開発でき、異なったタイプの皮のセンサーまたは受容器のセルについてのすべてを読むため」と彼は言います。 「しかし、私達が確認するほとんどすべてはタクタイル刺激が静止した皮に適用された実験からです--すなわち、受動の接触」。

そのような 「受動の接触」、 O'Connor は付け加えましたり、人間および他の動物が普通彼らの世界を探索するかどのようにではないです。 暗室に入っている例えば、彼は言います、人々はスイッチを実行中に彼らの手を搭載する壁を感じることによって捜すかもしれません。 目的が堅くまたは柔らかいかどうか告げるためには、彼らはおそらく彼らの指とのそれを押す必要があります。 目的がスムーズまたは荒いかどうか見るためには、彼らは目的の表面を渡って彼らの指を前後にスキャンします。

接触のこれらの形式のそれぞれは動きと、彼は言いま、結合しま接触刺激を示してもらうために待っていますよりもむしろで世界を探索する実行中の方法。 それらはそれぞれまたスペースの身体部分の相対的な位置、ボデー・アライメントとして知られている能力を感じる機能を必要とします。

神経細胞、またはニューロンの同じ人口は、ボデー・アライメントを感じるために責任があるそしてこの感覚モーター統合に必要触れるかもしれませんことを研究が提案する間、ニューロンがずっとこの業績を達成するこれは本当だったおよび主として未知であるかどうかと、 O'Connor は言います。

多くを調べるためには、 O'Connor および彼のチームはそれらが接触および動き両方の間に皮で、取付けられた特定のニューロンからの電気的信号を記録するようにしたマウスが付いている実験システムを開発しました。

研究者は遺伝的に変えられたマウスを開発するためにハーバード衛生学校でデイヴィッド Ginty、 Ph.D が。、前のジョーンズ・ホプキンス大学の教職員、今導いた実験室のメンバーと働くことによってこれを、報告します、達成しました。 これらの動物では、彼らが接触に答えたのはタイプの Merkel の輸入管と呼出された皮の感覚ニューロンは変異したからです -- 「ネイティブ」刺激および長く前の研究で文書化される 1 つ -- しかしまた青いライトに、皮を剥ぐ神経細胞は普通に答えません。

科学者は異なった位置に移動するためにモーターを備えられた前部に接続した小さい棒を備えていたマウスサイズのトレッドミルで走るために齧歯動物をトレインしました。 マウスが動作し始めた前に研究者は Merkel 単一輸入性近い各動物のひげを見つけるのに彼らの接触およびライトによって感光性を与えられたシステムを使用し、このニューロンからの電気的信号を測定するのに電極を使用しました。

人間と同じように接触によって世界探索するのに手をマウスを使用しますひげを、説明します O'Connor を使用して下さい。 その結果動物がトレッドミルで動作し始めたと同時に研究者が 「探険に払うことと」。呼出す動きで彼らのひげを前後に移動しました

動物のひげに焦点を合わせた高速カメラを使用して研究者はマウスが動作し、払った間、ビデオのほぼ 55,000,000 のフレームを取りました。 彼らはそれから 3 つのカテゴリに動きを分けるためにアルゴリズムをコンピューター学ぶことを使用しました: 齧歯動物が棒と接触してまたは払っていなかった時; 彼らが接触無しで払っていた時; または彼らが棒に対して払っていた時。

彼らはそれからこれらの動きのそれぞれを接続しました -- 500 倍を捕獲されるビデオスナップショットあらゆる秒を使用して -- 動物の青ライトに敏感な Merkel の輸入管から来る電気的信号に。

結果は Merkel の輸入管が活動電位を作り出したことを示します -- ニューロンが互いに伝えるのに使用するおよび頭脳電気スパイク -- 棒が準のひげによってが接触した時。 見つけることは特に意外、 O'Connor ではなかったこと、言います連絡するこれらのニューロンの確立した役割のために。

ただし、空気で棒に触れないで移動していたときに彼は言います、 Merkel の輸入管はまた耐久性をもって答えました。 特定の電気的信号に掘り下げることによって、研究者は活動電位がスペースのひげの位置に正確に関連していたことを検出しました。 これらの調査結果はその Merkel の輸入管の演劇を連絡する二重役割およびボデー・アライメント提案し、実行中の接触に必要な感覚モーター統合でと O'Connor は言います。

Merkel の輸入管の多くの解剖および生理学特性がマウスおよび人間を含む種類の範囲を渡って類似している、ようであるのでこれらの調査結果がマウスひげに特定であるが、彼は警告します、人間の Merkel の輸入管が同じような機能を果たすことができることを彼および彼の同僚は信じます。

基本的な生物的質問のライトを取除くことのほかに、 O'Connor は言います、彼のチームの研究はまた結局人工的な肢およびディジットを改良できます。 prosthetics は人間の脳とインターフェイス今できま指示された頭脳のシグナルを使用してそれらを移動することをユーザーを許可します。 この動きは従来の静的な prosthetics を越える巨大な前進の間、まだ自然な肢のスムーズな動きを可能にしません。 統合によって Merkel の輸入管によって作り出されるそれらに類似したに彼説明しま信号を送りま、研究者は頭脳に接触およびボデー・アライメントについてのシグナルを送ることができる prosthetics を作成結局できるかもしれネイティブ肢と同類動きを許可します。

ソース: http://www.hopkinsmedicine.org/news/media/releases/discovering_the_basics_of_active_touch

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