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Como as impressões digitais aumentam nosso sentido de toque?

Thought LeadersDr. Ewa JarockaSenior Research EngineerUmeå University

O Dr. Ewa Jarocka fala a Notícia-Médico sobre nossos sentidos, e como as impressões digitais podem aumentar nosso sentido de toque.

Que provocou sua pesquisa em nossos sentidos?

Nós experimentamos nossos arredores através de nossos receptors sensoriais. São cruciais para nossa sobrevivência, permitem que nós interajam com o mundo exterior e igualmente permitam-nos de apreciar o mundo.

Pôde ser fácil tomá-los para concedido até que nós obtenhamos uma injecção anestésica de nosso dentista e nós não conhecêssemos que o que está acontecendo a nossa face ou nós acordamos no meio da noite e não podemos encontrar nossa mão porque é insensibilizado.

O sentido de toque encaixado na pele das palmas humanas é extraordinário; entre outros, permite que nós discriminem formas mesmo de objetos minúsculos que torna por sua vez possível os manipular com precisão e fineza - você não precisa de olhar um brinco ao pô-lo sobre. A maneira o sistema nervoso utiliza sua organização e a anatomia humana é um assunto fascinante a estudar.

Neurônios

Neurônios. Crédito de imagem: Vitaly Sosnovskiy/Shutterstock.com

Como os neurônios sensoriais funcionam para detectar o toque e outros estímulos táteis?

Há rápido e lento-adaptando os neurônios sensoriais na pele glabrous da mão humana. Diferem na maneira que respondem quando estimulados. Se você levanta uma chávena de café, os neurônios deadaptação em suas pontas do dedo responderão o momento onde mesmo você a agarra depois do qual pararão de responder até que você ponha o copo para trás sobre a tabela a que potenciais de acção do incêndio outra vez; considerando que os neurônios deadaptação se manterão despedir impulsos elétricos durante o todo o tempo do contacto de suas pontas do dedo com o copo.

Os neurônios rápidos e lento-adaptando-se inervam quatro tipos de fim-órgãos: Corpúsculos de Meissner, pilhas de Merkel, corpúsculos de Pacinian e de Ruffini que são activados por estímulos mecânicos diferentes. As propriedades dos neurônios junto com o lugar e a anatomia de seus fim-órgãos determinam que tipo do estímulo os activará melhor e se uma resposta curto ou duradouro estará evocada. Com estes quatro tipos diferentes de mecanorreceptor, nós podemos detectar detalhes geométricos pequenos (por exemplo bordas, cantos), texturas, vibrações, ou estiramentos finos da pele.

Nós estudamos dois daqueles quatro tipos de neurônios, a saber rápido-adaptando o tipo - os neurônios 1 (FA-I) que inervam corpúsculos de Meissner, e a lento-adaptação do tipo - as pilhas de 1 (SA-I) que inervam Merkel como estes fornecem a informação sobre detalhes espaciais de objetos e de superfícies em que nossas pontas do dedo tocam.

Por que a sensibilidade de um único neurônio sensorial tem sido estudada antes?

Estudar respostas de um único neurônio tátil em seres humanos acordados exige a introdução de um eléctrodo da gravação em um nervo periférico. Este método chamado microneurography está exigindo bastante e há somente alguns grupos de investigação no mundo que o usam e ao mesmo tempo, lá está tão muitas perguntas científicas a ser respondidas.

Apesar dos desafios desta técnica, houve muitos estudos do processamento de informação tátil ao longo dos anos, e cada resultado consecutivo forneceu as introspecções novas que dão forma ao passo seguinte da pesquisa. Lá teve que vir o momento direito para que este estudo aconteça. Que os neurônios de FA-I e de SA-I têm campos receptores com diversas zonas da sensibilidade máxima (referida também como “zonas altamente sensíveis” ou “subfields ") foi mencionado já em 1978 por Roland Johansson (a sensibilidade tátil no humano entrega: características do campo receptivo de unidades mechanoreceptive na área glabrous da pele. Johansson RS J Physiol (Lond). 1978) e foi mostrado então em um par outros estudos ao longo dos anos.

Em 2014 o estudo de Pruszynski e de Johansson (Borda-orientação que processa nos neurônios táteis de primeira ordem. Pruszynski JA, Johansson RS Neurosci Nat. 2014) que a orientação de uma borda deu forma ao estímulo no que diz respeito ao regime espacial dos neurônios' subfields pela primeira vez mostrados influenciaram a resposta neural. Algumas orientações da borda foram preferidas porque foram alinhadas bem com as zonas altamente sensíveis campos receptores dos neurônios'. Aqueles resultados revelaram que a disposição dos subfields dentro de um campo receptivo jogou um papel crucial no que tipo da informação fosse transportado e ofereceu uma explicação nova da acuidade espacial muito alta que os povos exibem ao manipular objetos.

Isso provocou o passo seguinte, a saber para estudar sistematicamente igualmente os subfields do campo receptivo no contexto da sensibilidade espacial de um único neurônio. Tinha-se sabido por muito uns muitos tempos que os fim-órgãos dos neurônios de FA-I e de SA-I estão ficados situados dentro dos cumes papillary e nós quisemos saber em que respeito as respostas neuronal são conectadas aos cumes e como aquela foi relacionada à acuidade espacial dos neurônios.

Pode você descrever como você realizou sua pesquisa mais atrasada em nosso sentido de toque?

Nós gravamos impulsos elétricos dos neurônios táteis que inervam as pontas do dedo de doze participantes quando um teste padrão de pontos aumentados fez a varredura de seus campos receptores. O teste padrão de ponto foi envolvido em torno de um cilindro de giro. Havia 41 pontos, espaçados pelo menos 7 milímetros distante, tais que havia sempre somente um ponto que se cruza sobre o campo receptivo; cada ponto teve uma posição original sobre o teste padrão (com intervalos de 0,2 milímetros) de modo que completamente os pontos cobrissem uma vasta área de 8 milímetros na perpendicular da pele à linha central longa do dedo. Isso permitiu-nos de fazer a varredura do campo receptivo do todo de um neurônio durante uma revolução do cilindro. Em seguida, nós criamos um mapa da sensibilidade do campo receptivo do neurônio e analisamo-lo no que diz respeito à acuidade espacial e ao vigor do neurônio durante velocidades e sentidos diferentes do movimento do cilindro.

Para alguns neurônios o cilindro foi girado em três velocidades: 15, 30, e 60 mm/s que estão na escala do uso da mão do real-mundo e para alguns neurônios nós igualmente analisamos os efeitos de sentidos de exploração diferentes, imitando movimentos para a frente e para trás com uma ponta do dedo.

Sentido de toque

Sentido de toque. Crédito de imagem: Luma criativo/Shutterstock.com

Que você descobriu?

Nós descobrimos que a acuidade espacial de zonas altamente sensíveis corresponde aproximadamente à largura de um cume papillary (~0,4 milímetros). Isso sugere que os fim-órgãos que são a base de subfields meçam deflexões de cumes individuais que sugere por sua vez que os cumes papillary sejam críticos para o toque discriminativo. Isto muda a maneira que nós pensamos que a informação tátil está sinalizada pelos nervos periféricos.

Nós igualmente demonstramos que a disposição de zonas altamente sensíveis é bem preservado ao longo do tempo e através das velocidades e dos sentidos diferentes do movimento. Em outras palavras que a resposta neural está ancorada aos cumes e não importa em quantas vezes nós fazemos a varredura de uma superfície, em que velocidade ou em que sentido, a informação espacial que nós obtemos dos neurônios em nossas impressões digitais seremos pela maior parte os mesmos.

Como sua ajuda da pesquisa mais adicional compreenderá a sensibilidade do corpo aos estímulos diferentes?

Nossos resultados oferecem uma explicação directa a porque seres humanos quando manipular com objetos pode exibir uma acuidade espacial tão alta, ele são algo que não pode ser explicado por modelos tradicionais, baseado pela maior parte em dados dos macacos. Há ~210 campos receptores /cm2 de FA-I e os neurônios de SA-I em nossas pontas do dedo e em cada um delas compreendem diversos subfields, a propagação através dos cumes múltiplos, que implica que os subfields que pertencem a muitos neurônios estão misturados altamente.

Adicionar àquela o facto de que é bastante para deflexionar um cume papillary para evocar uma resposta em um único neurônio nós pode imaginar como a informações detalhadas sobre a superfície tocada o cérebro recebe.

Props-se que a informação sobre a textura de uma superfície estivesse levada dentro as vibrações evocadas quando nossas pontas do dedo deslizam sobre ela.

Contudo, mostrou-se que nossa percepção da textura não depende de como rapidamente nós movemos nossa mão através da superfície, visto que a freqüência das vibrações dependerá daquela. Tão deve haver algum mecanismo adicional permitindo que nós sintam a textura independentemente da velocidade do movimento. Nós mostramos que a informação nos neurônios de FA-I e de SA-I estêve preservada através das velocidades de exploração diferentes qual sugere que a informação espacial possa contribuir à percepção da textura.

Que são os passos seguintes em sua pesquisa?

Para obter a topografia da sensibilidade dos campos receptores do neurônio nós usamos um ponto da estimulação de cada vez. Nós sabemos que há diversas zonas altamente sensíveis dentro de um campo receptivo, tão agora nós gostaríamos de saber se há alguma interacção entre a actividade neural que elevara em subfields diferentes se nós os estimulamos simultaneamente (usando mais de um ponto de estimulação de cada vez).

Nós gostaríamos de estudar em que maneira os neurônios de FA-I e de SA-I combinam sinais de seus subfields.

Sobre o Dr. Ewa Jarocka

O Dr. Jarocka trabalha como um coordenador superior da pesquisa no departamento da biologia médica Integrative na universidade de Umeå.Dr. Ewa Jarocka

O fundo do Dr. Jarocka está na fisioterapia mas desde que veio à Suécia para um cargo-doc, foi envolvida em estudos microneurographic da informação sensorial dos eixos de pele glabrous e peludo e de músculo - receptors posicionados em nossos músculos.

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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