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Comment les empreintes digital améliorent-elles notre sens de contact ?

Thought LeadersDr. Ewa JarockaSenior Research EngineerUmeå University

M. Ewa Jarocka parle à Nouvelles-Médical au sujet de nos sens, et comment les empreintes digital peuvent améliorer notre sens de contact.

Qu'a provoqué votre recherche dans nos sens ?

Nous remarquons nos environs par nos récepteurs sensoriels. Ils sont essentiels pour notre survie, ils nous permettent d'agir l'un sur l'autre avec le monde extérieur et de nous permettre également d'apprécier le monde.

Il pourrait être facile à prendre ils pour accordé jusqu'à ce que nous obtenions une injection anesthésique de notre dentiste et nous ne savons pas que ce qui arrive à notre face ou nous nous réveillons au milieu de la nuit et ne pouvons pas trouver notre main parce qu'elle est engourdie.

Le sens du contact inclus dans la peau des paumes humaines est extraordinaire ; notamment, il nous permet de distinguer des formes même des objectifs minuscules qui permet consécutivement pour les manipuler avec la précision et la finesse - vous n'avez pas besoin de regarder une boucle d'oreille tout en la mettant en circuit. La voie le système nerveux utilise son organisme et l'anatomie humaine est un sujet fascinant à étudier.

Neurones

Neurones. Crédit d'image : Vitaly Sosnovskiy/Shutterstock.com

Comment les neurones sensoriels fonctionnent-ils pour trouver le contact et d'autres stimulus tactiles ?

Il y a rapide et lent-adaptant des neurones sensoriels dans la peau glabre de la main humaine. Ils diffèrent de la manière qu'ils répondent une fois stimulés. Si vous soulevez une cuvette de café, les neurones de rapide-adaptation dans vos bouts du doigt répondront le moment même que vous la saisissez après quoi ils cesseront de répondre jusqu'à ce que vous remettiez la cuvette sur la table à laquelle ils allumeront des potentiels d'action de nouveau ; considérant que les neurones de lent-adaptation continueront à allumer des impulsions électriques pendant le temps plein du contact de vos bouts du doigt avec la cuvette.

Les neurones rapides et lent-s'adaptants innervent quatre types d'organes terminaux : Corpuscules de Meissner, cellules de Merkel, corpuscules de Pacinian et de Ruffini qui sont activés par différents stimulus mécaniques. Les propriétés des neurones avec l'emplacement et l'anatomie de leurs organes terminaux déterminent ce qu'un peu le stimulus les activera meilleur et si une réaction courte ou durable sera évoquée. Avec ces quatre types différents de mécanorécepteurs, nous pouvons trouver de petits petits groupes géométriques (par exemple arêtes, coins), textures, vibrations, ou extensions fines de la peau.

Nous avons étudié deux sur ces quatre types de neurones, à savoir la rapide-adaptation des neurones de type 1 (FA-I) qui innervent les corpuscules de Meissner, et la lent-adaptation des cellules de Merkel du type 1 (SA-I) qui innervent en tant que ces derniers fournissent des informations au sujet des détails spatiaux des objectifs et des surfaces que nos bouts du doigt touchent.

Pourquoi est-ce que la sensibilité d'un neurone sensoriel unique a été étudiée avant ?

L'étude des réactions d'un neurone tactile unique dans les êtres humains éveillés exige insérer une électrode d'enregistrement dans un nerf périphérique. Ce microneurography appelé de méthode est tout à fait exigeant et il y a seulement quelques organismes de recherche dans le monde qui l'emploient et en même temps, là sont tant de questions scientifiques à répondre.

En dépit des défis de cette technique, il y a eu beaucoup d'études du traitement des données tactile au cours des années, et chaque résultat consécutif a fourni des analyses neuves formant la prochaine opération de la recherche. Là a dû venir le bon moment pour que cette étude se produise. Que les neurones de FA-I et de SA-I ont des champs récepteurs avec plusieurs zones de la sensibilité maximale (désignée également sous le nom « des zones extrêmement sensibles » ou des « sous-domaines ") a été mentionné déjà en 1978 par Roland Johansson (la sensibilité tactile dans l'humain remettent : caractéristiques d'inducteur réceptif des éléments mechanoreceptive dans la zone cutanée glabre. RS J Physiol (Lond) de Johansson. 1978) et alors a été montré dans quelques autres études au cours des années.

En 2014 l'étude de Pruszynski et de Johansson (Arête-orientation traitant dans des neurones tactiles de premier ordre. Pruszynski JA, RS Neurosci national de Johansson. 2014) pour la première fois montrés que l'orientation d'une arête a formé le stimulus en ce qui concerne l'agencement spatial des neurones' sous-domaines ont influencé la réaction neurale. Quelques orientations d'arête ont été préférées parce qu'elles ont été bien alignées avec des zones extrêmement sensibles champs récepteurs de neurones des'. Ces résultats ont indiqué que la disposition des sous-domaines dans un inducteur réceptif a joué un rôle essentiel dans ce qu'un peu l'information a été donnée et a offert une explication neuve de l'acuité spatiale élevée même que les gens montrent en manipulant des objectifs.

Cela a déclenché la prochaine opération, à savoir pour étudier systématiquement les sous-domaines de l'inducteur réceptif également dans le cadre de la sensibilité spatiale d'un neurone unique. On l'avait connu pendant un temps très long que les organes terminaux des neurones de FA-I et de SA-I sont situés dans les arêtes papillaires et nous avons voulu savoir à quel égard les réactions neuronales sont branché aux arêtes et comment cela a été lié à l'acuité spatiale des neurones.

Pouvez-vous décrire comment vous avez effectué votre dernière recherche dans notre sens de contact ?

Nous avons enregistré des impulsions électriques des neurones tactiles innervant les bouts du doigt de douze participants quand une configuration des points augmentés a balayé leurs champs récepteurs. La configuration de point a été enroulée autour d'un à cylindre rotatif. Il y avait 41 points, espacés au moins 7 millimètres à part, tels qu'il y avait toujours seulement un point croisant au-dessus de l'inducteur réceptif ; chaque point a eu une seule position sur la configuration (avec des intervalles de 0,2 millimètres) de sorte que totalement les points aient couvert une zone ample de 8 millimètres sur la perpendiculaire de peau au d'axe long du doigt. Cela nous a permis de balayer l'inducteur réceptif de totalité d'un neurone pendant une révolution du tambour. Ensuite, nous avons produit un plan de sensibilité du gisement réceptif du neurone et l'avons analysé en ce qui concerne l'acuité spatiale et la robustesse du neurone pendant différents vitesses et sens du mouvement de tambour.

Pour quelques neurones le tambour a été tourné à trois vitesses : 15, 30, et 60 mm/s qui sont de l'ordre d'utiliser-et du monde réel de main pour quelques neurones que nous avons également analysé les effets de différentes directions du balayage, imitant les mouvements de va-et-vient avec un bout du doigt.

Sens de contact

Sens de contact. Crédit d'image : Luma créatif/Shutterstock.com

Qu'avez-vous découvert ?

Nous avons découvert que l'acuité spatiale des zones extrêmement sensibles correspond environ à la largeur d'une arête papillaire (~0,4 millimètres). Cela propose que les organes terminaux étant à la base des sous-domaines mesurent des fléchissements de différentes arêtes qui propose consécutivement que les arêtes papillaires soient critiques pour le contact distinctif. Ceci change la voie que nous pensons que l'information tactile est signalée par les nerfs périphériques.

Nous expliquons également que la disposition des zones extrêmement sensibles est bien préservée au fil du temps et en travers de différents vitesses et sens de mouvement. En d'autres termes que la réaction neurale est ancrée aux arêtes et elle n'importe pas combien fois nous balayons une surface, à laquelle vitesse ou dans quel sens, l'information spatiale qui nous obtenons des neurones dans nos empreintes digital serons en grande partie les mêmes.

Comment votre aide de recherches autre comprendra-t-elle la sensibilité du fuselage à différents stimulus ?

Nos résultats offrent une explication droite à pourquoi des êtres humains quand manipuler avec des objectifs peut montrer une acuité spatiale si élevée, il est quelque chose qui ne peuvent pas être expliqués par les modèles traditionnels, en grande partie basé sur des caractéristiques des singes. Il y a ~210 champs récepteurs /cm2 de FA-I et les neurones de SA-I dans nos bouts du doigt et chacun d'eux comporte plusieurs sous-domaines, l'écart en travers des arêtes multiples, qui implique que des sous-domaines appartenant à beaucoup de neurones sont hautement mélangés.

Ajouter à celui le fait qu'il est assez pour braquer une arête papillaire pour évoquer une réaction dans un neurone unique nous peut imaginer comment les informations détaillées au sujet de la surface touchée le cerveau reçoivent.

Il a été proposé que les informations sur la texture d'une surface soient diffusées dedans les vibrations évoquées quand nos bouts du doigt glissent au-dessus de elle.

Cependant, on lui a montré que notre perception de texture ne dépend pas de la façon dont rapidement nous déménageons notre main en travers de la surface, alors que la fréquence des vibrations dépendra de celle. Donc il doit y avoir un certain mécanisme complémentaire nous permettant de ressentir la texture indépendamment de la vitesse du mouvement. Nous prouvons que l'information dans les neurones de FA-I et de SA-I a été préservée en travers de différentes vitesses de lecture ce qui propose que l'information spatiale pourrait contribuer à la perception de texture.

Quelles sont les prochaines opérations dans votre recherche ?

Pour obtenir la topographie de sensibilité des champs récepteurs du neurone nous avons employé un point de stimulation à la fois. Nous savons qu'il y a plusieurs zones extrêmement sensibles dans un inducteur réceptif, tellement maintenant nous voudrions savoir s'il y a des interactions entre l'activité neurale surgissant dans différents sous-domaines si nous les stimulons simultanément (utilisant plus d'un point stimulant à la fois).

Nous voudrions étudier de quelle façon les neurones de FA-I et de SA-I combinent des signes de leurs sous-domaines.

Au sujet de M. Ewa Jarocka

M. Jarocka travaille en tant que technicien principal de recherches au service de la biologie médicale intégratrice à l'université d'Umeå.M. Ewa Jarocka

Le mouvement propre de M. Jarocka's est en physiothérapie mais depuis qu'il est venu en Suède pour un goujon-Doc., il a été impliqué dans des études microneurographic d'information sensorielle des axes de peau glabre et velue et de muscle - récepteurs situés dans nos muscles.

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

Emily Henderson graduated with a 2:1 in Forensic Science from Keele University and then completed a PGCE in Chemistry. Emily particularly enjoyed discovering new ideas and theories surrounding the human body and decomposition. In her spare time, Emily enjoys watching crime documentaries and reading books. She also loves the outdoors, enjoying long walks and discovering new places. Emily aims to travel and see more of the world, gaining new experiences and trying new cultures. She has always wanted to visit Australia and Indonesia.

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