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Come le impronte digitali migliorano il nostro tatto?

Thought LeadersDr. Ewa JarockaSenior Research EngineerUmeå University

Il Dott. Ewa Jarocka parla aNotizia-Medico dei nostri sensi e come le impronte digitali possono migliorare il nostro tatto.

Che cosa ha provocato la vostra ricerca sui nostri sensi?

Avvertiamo i nostri dintorni tramite i nostri ricevitori sensoriali. Sono cruciali per la nostra sopravvivenza, permettono che noi interagiamo con il mondo esterno ed anche ci permettiamo di godere del mondo.

Potrebbe essere facile da prendere loro per accordato finché non ottenessimo un'iniezione anestetica dal nostro dentista e non conoscessimo che che cosa sta accadendo alla nostra fronte di taglio o svegliamo nel mezzo della notte e non possiamo trovare la nostra mano perché è intorpidita.

Il tatto incluso nell'interfaccia delle palme umane è straordinario; tra l'altro, permette che noi discriminiamo le forme anche degli oggetti minuscoli che a sua volta permette di manipolarli con precisione e finezza - non dovete esaminare un orecchino mentre lo metti sopra. Il modo il sistema nervoso utilizza la sua organizzazione e l'anatomia umana è un argomento affascinante da studiare.

Neuroni

Neuroni. Credito di immagine: Vitaly Sosnovskiy/Shutterstock.com

Come i neuroni sensoriali funzionano per individuare il tocco ed altri stimoli tattili?

C'è rapido e lento-adattante i neuroni sensoriali nell'interfaccia glabra della mano umana. Differiscono nel modo che rispondono una volta stimolati. Se sollevate una tazza di caffè, i neuroni d'adattamento nelle vostre punte delle dita risponderanno il momento che stesso la afferrate dopo di che smetteranno di rispondere finché non rimettiate la tazza sulla tabella a cui inforneranno ancora i potenziali d'azione; considerando che i neuroni d'adattamento continueranno infornare gli impulsi elettrici durante il tempo pieno del contatto delle vostre punte delle dita con la tazza.

I neuroni rapidi e d'adattamenti innervano quattro tipi di estremità-organi: Corpuscoli di Meissner, celle di Merkel, corpuscoli di Ruffini e di Pacinian che sono attivati dagli stimoli meccanici differenti. I beni dei neuroni insieme alla posizione ed all'anatomia dei loro estremità-organi determinano che genere di stimolo li attiverà il meglio e se una risposta breve o duratura sarà evocata. Con questi quattro tipi differenti di meccanorecettori, possiamo individuare i piccoli dettagli geometrici (per esempio barriere, angoli), le tessiture, le vibrazioni, o gli allungamenti fini dell'interfaccia.

Abbiamo studiato due su quei quattro tipi di neuroni, vale a dire rapido adattare i neuroni di tipo 1 (FA-I) che innervano i corpuscoli di Meissner e lento-adattare le celle di Merkel di tipo 1 (SA-I) che innervano come questi forniscono informazioni sui dettagli spaziali degli oggetti e delle superfici che le nostre punte delle dita toccano.

Perché la sensibilità di singolo neurone sensoriale è stata studiata prima?

Lo studio delle risposte di singolo neurone tattile in esseri umani svegli richiede l'inserimento dell'elettrodo della registrazione in un nervo periferico. Questo metodo chiamato microneurography è abbastanza esigente e ci sono soltanto alcuni gruppi di ricerca nel mondo che lo usano ed allo stesso tempo, là sono tante domande scientifiche da rispondere.

Malgrado le sfide di questa tecnica, ci sono stati molti studi su elaborazione delle informazioni tattile nel corso degli anni ed ogni risultato consecutivo ha fornito le nuove comprensioni che modellano il punto seguente della ricerca. Là ha dovuto venire il giusto momento affinchè questo studio accada. Che i neuroni di SA-I e di FA-I hanno campi ricettivi con parecchie zone della sensibilità massima (citata anche come “le zone altamente sensibili„ o “sottocampi ") è stato citato già nel 1978 da Roland Johansson (la sensibilità tattile nell'umano passa: caratteristiche del campo ricettivo delle unità mechanoreceptive nell'area glabra dell'interfaccia. Johansson RS J Physiol (Lond). 1978) e poi è stato indicato in una coppia di altri studi nel corso degli anni.

Nel 2014 lo studio di Pruszynski e di Johansson (trattamento di Barriera-orientamento in neuroni tattili di prim'ordine. Pruszynski JA, Johansson RS Neurosci nazionale. 2014) indicato per la prima volta che l'orientamento di stimolo a forma di barriera riguardo alla disposizione spaziale sottocampi dei neuroni' ha influenzato la risposta neurale. Alcuni orientamenti della barriera sono stati preferiti perché sono stati stati allineati bene rispetto alle zone altamente sensibili giacimenti ricettivi dei neuroni'. Quei risultati hanno rivelato che la pianta dei sottocampi all'interno di un campo ricettivo ha svolto un ruolo cruciale in che genere di informazioni si è trasportato ed ha offerto una nuova spiegazione di acutezza spaziale molto alta che la gente esibisce quando manipola gli oggetti.

Quello ha avviato il punto seguente, vale a dire per studiare sistematicamente i sottocampi del campo ricettivo anche nel contesto della sensibilità spaziale di singolo neurone. Era stato conosciuto per un tempo molto molto che gli estremità-organi dei neuroni di SA-I e di FA-I sono situati all'interno delle creste papillari ed abbiamo voluto sapere in che rispetto le risposte di un neurone sono connesse alle creste e come quella è stata collegata con l'acutezza spaziale dei neuroni.

Potete descrivere come avete effettuato la vostra ultima ricerca sul nostro tatto?

Abbiamo registrato gli impulsi elettrici dai neuroni tattili che innervano le punte delle dita di dodici partecipanti quando un reticolo dei punti sollevati ha scandito i loro campi ricettivi. Il reticolo di punto è stato avvolto un tamburo rotativo. C'erano 41 punto, spaziato almeno 7 millimetri a parte, tali che c'era sempre soltanto un punto che attraversa il campo ricettivo; ogni punto ha avuto una posizione unica sul reticolo (con gli intervalli di 0,2 millimetri) in modo che complessivamente i punti riguardassero una zona vasta di 8 millimetri sul perpendicolare dell'interfaccia all'asse lungo della barretta. Quello ci ha permesso di scandire il campo ricettivo di tutto di un neurone durante l'un giro di motore del fusto. Dopo, abbiamo creato una mappa della sensibilità del giacimento ricettivo del neurone e la abbiamo analizzata riguardo all'acutezza spaziale ed alla robustezza del neurone durante le velocità e le direzioni differenti del movimento del fusto.

Per alcuni neuroni il fusto è stato girato alle tre velocità: 15, 30 e 60 mm/s che sono nell'ordine di uso nell'ambiente della mano e per alcuni neuroni egualmente abbiamo analizzato gli effetti delle direzioni di scansione differenti, imitanti i movimenti avanti e indietro con una punta delle dita.

Tatto

Tatto. Credito di immagine: Luma creativo/Shutterstock.com

Che cosa avete scoperto?

Abbiamo scoperto che l'acutezza spaziale delle zone altamente sensibili corrisponde approssimativamente alla larghezza di una cresta papillare (~0,4 millimetri). Quello suggerisce che gli estremità-organi che sono alla base dei sottocampi misurino le deformazioni di diverse creste che a sua volta suggerisce che le creste papillari siano critiche per il tocco distintivo. Ciò cambia il modo pensiamo che le informazioni tattili siano segnalate dai nervi periferici.

Egualmente dimostriamo che che la pianta delle zone altamente sensibili è ben conservato col passare del tempo ed attraverso le velocità e le direzioni differenti del movimento. In altre parole che la risposta neurale è ancorata alle creste e non importa alla quanta volte scandiamo una superficie, a cui velocità o in che direzione, le informazioni spaziali che otteniamo dai neuroni nelle nostre impronte digitali saremo in gran parte gli stessi.

Come la vostra guida della ricerca ulteriore capirà la sensibilità dell'organismo agli stimoli differenti?

I nostri risultati offrono una spiegazione diretta a perché esseri umani quando manipolare con gli oggetti può esibire così alta acutezza spaziale, è qualcosa che non possa essere spiegato dai modelli tradizionali, in gran parte basato sui dati dalle scimmie. Ci sono ~210 fields/cm ricettivi2 di FA-I ed i neuroni di SA-I nelle nostre punte delle dita ed in ciascuna di loro comprende parecchi sottocampi, diffusione attraverso le creste multiple, che implica che i sottocampi che appartengono a molti neuroni altamente siano mescolati.

Aggiungendo a quella il fatto che è abbastanza per deviare una cresta papillare per evocare una risposta in un singolo neurone noi può immaginare come l'informazione dettagliata circa la superficie commovente il cervello riceve.

È stato proposto che le informazioni sulla tessitura di una superficie fossero portate dentro le vibrazioni evocate quando le nostre punte delle dita fanno scorrere sopra.

Tuttavia, è stato indicato che la nostra percezione di tessitura non dipende da quanto velocemente muoviamo la nostra mano attraverso la superficie, mentre la frequenza delle vibrazioni dipenderà da quella. Così ci deve essere un certo meccanismo supplementare permettendo che noi riteniamo la tessitura indipendentemente dalla velocità di movimento. Indichiamo che le informazioni nei neuroni di SA-I e di FA-I sono state conservate attraverso le velocità di scansione differenti quale suggeriscono che le informazioni spaziali potrebbero contribuire alla percezione di tessitura.

Che cosa sono i punti seguenti nella vostra ricerca?

Per ottenere la topografia della sensibilità dei giacimenti ricettivi del neurone abbiamo usato un punto di stimolo per volta. Sappiamo che ci sono parecchie zone altamente sensibili all'interno di un campo ricettivo, così ora noi vorremmo sapere se ci sono delle interazioni fra l'attività neurale che sorge nei sottocampi differenti se li stimoliamo simultaneamente (facendo uso di più di un punto di stimolazione per volta).

Vorremmo studiare in che modo i neuroni di SA-I e di FA-I combinano i segnali dai loro sottocampi.

Circa Dott. Ewa Jarocka

Il Dott. Jarocka lavora come ingegnere senior della ricerca al dipartimento di biologia medica integrante all'università di Umeå.Dott. Ewa Jarocka

Lo sfondo del Dott. Jarocka è in fisioterapia ma da quando è venuto in Svezia per un post-documento, è stata coinvolgere negli studi microneurographic su informazioni sensitive sia dai fusi mitotici muscolari glabri che pelosi e dell'interfaccia - ricevitori situati nei nostri muscoli.

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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