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¿Cómo las huellas dactilares aumentan nuestro sentido del tacto?

Thought LeadersDr. Ewa JarockaSenior Research EngineerUmeå University

El Dr. Ewa Jarocka habla a Noticia-Médico sobre nuestros sentidos, y cómo las huellas dactilares pueden aumentar nuestro sentido del tacto.

¿Qué provocó su investigación en nuestros sentidos?

Experimentamos nuestros alrededores a través de nuestros receptores sensoriales. Son cruciales para nuestra supervivencia, permiten que obremos recíprocamente con el mundo exterior y también que nos permitamos gozar del mundo.

Puede ser que sea fácil tomarlos para concedido hasta que consigamos una inyección anestésica de nuestro dentista y no conocemos que qué está suceso a nuestra cara o despertamos en medio de la noche y no podemos encontrar nuestra mano porque es entumecida.

El sentido del tacto embutido en la piel de palmas humanas es extraordinario; entre otros, permite que discriminemos formas incluso de objetos minúsculos que a su vez permite manipularlos con la precisión y la delicadeza - usted no necesita observar un pendiente mientras que lo pone. La manera el sistema nervioso utiliza su organización y la anatomía humana es un tema fascinador a estudiar.

Neuronas

Neuronas. Haber de imagen: Vitaly Sosnovskiy/Shutterstock.com

¿Cómo las neuronas sensoriales funcionan para descubrir tacto y otros estímulos táctiles?

Hay rápido y de lento-adaptación de las neuronas sensoriales en la piel glabra de la mano humana. Difieren de la manera que responden cuando están estimuladas. Si usted levanta una copa de café, las neuronas de rápido-adaptación en sus yemas del dedo responderán el mismo momento que usted la agarra después de lo cual pararán el responder hasta que usted ponga la copa detrás en la tabla a la cual los potenciales de acción de fuego otra vez; considerando que las neuronas de lento-adaptación guardarán el encender de impulsos eléctricos durante el todo el tiempo del contacto de sus yemas del dedo con la copa.

Las neuronas rápidas y de lento-adaptaciones inervan cuatro tipos de fin-órganos: Corpúsculos de Meissner, células de Merkel, corpúsculos de Pacinian y de Ruffini que son activados por diversos estímulos mecánicos. Las propiedades de neuronas así como la situación y la anatomía de sus fin-órganos determinan qué clase de estímulo los activará mejor y si una reacción corta o duradera será evocada. Con estos cuatro diversos tipos de mecanoreceptores, podemos descubrir los pequeños detalles geométricos (e.g filos, esquinas), las texturas, las vibraciones, o los alargamientos finos de la piel.

Estudiamos dos fuera de esos cuatro tipos de neuronas, a saber la rápido-adaptación de las neuronas del tipo 1 (FA-I) que inervan los corpúsculos de Meissner, y la lento-adaptación de las células de Merkel del tipo 1 (SA-I) que inervan como éstos ofrecen la información sobre los detalles espaciales de los objetos y de las superficies que nuestras yemas del dedo tocan.

¿Por qué la sensibilidad de una única neurona sensorial se ha estudiado antes?

Estudiar reacciones de una única neurona táctil en seres humanos despiertos requiere la inserción de un electrodo de la grabación en un nervio periférico. Este método llamado microneurography es muy exigente y hay solamente algunos grupos de investigación en el mundo que lo utilizan y al mismo tiempo, allí es tan muchas preguntas científicas que se contestarán.

A pesar de los retos de esta técnica, ha habido muchos estudios de la tratamiento de la información táctil a lo largo de los años, y cada resultado consecutivo ofreció los nuevos discernimientos que daban forma el paso siguiente de la investigación. Allí tuvo que venir el momento correcto para que este estudio suceso. Que las neuronas de FA-I y de SA-I tienen campos receptores con varias zonas de la sensibilidad máxima (designada también “zonas altamente sensibles” o “subregistros ") fue mencionado ya en 1978 por Roland Johansson (la sensibilidad táctil en el humano da: características del campo receptivo de unidades mechanoreceptive en el área glabra de la piel. Johansson RS J Physiol (Lond). 1978) y entonces fue mostrado en un par de otros estudios a lo largo de los años.

En 2014 el estudio de Pruszynski y de Johansson (Filo-orientación que tramita en neuronas táctiles de primer orden. Pruszynski JA, Johansson RS Neurosci nacional. 2014) por primera vez mostrados que la orientación de un filo dio forma el estímulo en cuanto a la ordenación espacial de neuronas' subregistros influenciaron la reacción de los nervios. Algunas orientaciones del filo fueron preferidas porque fueron alineadas bien con zonas altamente sensibles campos receptores de las neuronas los'. Esos resultados revelaron que el plan de subregistros dentro de un campo receptivo desempeñó un papel crucial en qué clase de información fue transportada y ofreció una nueva explicación de la acuidad espacial muy alta que la gente exhibe al manipular objetos.

Eso accionó el paso siguiente, a saber para estudiar sistemáticamente los subregistros del campo receptivo también en el contexto de sensibilidad espacial de una única neurona. Había sido sabido por un tiempo muy largo que los fin-órganos de las neuronas de FA-I y de SA-I están situados dentro de cumbreras papilares y quisimos saber en qué respecto se conectan las reacciones neuronales con las cumbreras y cómo eso fue relacionada con la acuidad espacial de neuronas.

¿Puede usted describir cómo usted realizó su última investigación en nuestro sentido del tacto?

Registramos impulsos eléctricos de las neuronas táctiles que inervaban las yemas del dedo de doce participantes cuando una configuración de puntos aumentados exploró sus campos receptores. La configuración de punto fue envuelta alrededor de un tambor rotativo. Había 41 puntos, espaciados por lo menos 7 milímetros aparte, tales que había siempre solamente un punto que cruzaba sobre el campo receptivo; cada punto tenía una posición única respecto a la configuración (con intervalos de 0,2 milímetros) de modo que los puntos revistieran en conjunto una amplia área de 8 milímetros en la perpendicular de la piel al de eje largo del dedo. Eso nos permitió explorar el campo receptivo del conjunto de una neurona durante una revolución del tambor. Después, creamos un mapa de la sensibilidad del campo receptivo de la neurona y lo analizábamos en cuanto a la acuidad espacial y a la robustez de la neurona durante diversas velocidades y direcciones del movimiento del tambor.

Para algunas neuronas el tambor fue girado a tres velocidades: 15, 30, y 60 mm/s que están en el rango de uso del mundo real de la mano y para algunas neuronas también analizábamos los efectos de diversas direcciones de exploración, imitando los movimientos de adelante hacia atrás con una yema del dedo.

Sentido del tacto

Sentido del tacto. Haber de imagen: Luma creativo/Shutterstock.com

¿Qué usted descubrió?

Descubrimos que la acuidad espacial de zonas altamente sensibles corresponde aproximadamente a la anchura de una cumbrera papilar (~0,4 milímetros). El sugiere que los fin-órganos que son la base de subregistros midan desviaciones de cumbreras individuales que a su vez sugiere que las cumbreras papilares sean críticas para el tacto discriminatorio. Esto cambia la manera que pensamos que la información táctil es hecha señales por los nervios periféricos.

También demostramos que el plan de zonas altamente sensibles está preservado bien en un cierto plazo y a través de diversas velocidades y direcciones del movimiento. Es decir que la reacción de los nervios está anclada a las cumbreras y no importa cuántas veces exploramos una superficie, en la cual velocidad o en qué dirección, la información espacial que conseguimos de las neuronas en nuestras huellas dactilares seremos en gran parte lo mismo.

¿Cómo su ayuda de la investigación más futuro entenderá la sensibilidad de la carrocería a diversos estímulos?

Nuestros resultados ofrecen una explicación directa a porqué los seres humanos cuando la manipulación con los objetos puede exhibir una tan alta acuidad espacial, él son algo que no se puede explicar por los modelos tradicionales, basado en gran parte en datos de grapas. Hay ~210 campos receptores /cm2 de FA-I y las neuronas de SA-I en nuestras yemas del dedo y cada uno de ellos comprenden varios subregistros, la extensión a través de cumbreras múltiples, que implica que los subregistros que pertenecen a muchas neuronas están mezclados altamente.

El agregar a ése el hecho de que es suficiente para desviar una cumbrera papilar para evocar una reacción en una única neurona nosotros puede imaginarse cómo la información detallada sobre la superficie tocada el cerebro recibe.

Se ha propuesto que la información sobre la textura de una superficie está llevada hacia adentro las vibraciones evocadas cuando nuestras yemas del dedo resbalan sobre ella.

Sin embargo, se ha mostrado que nuestra opinión de la textura no depende de cómo rápidamente nos movemos la mano a través de la superficie, mientras que la frecuencia de las vibraciones dependerá de ésa. Tan debe haber un cierto mecanismo adicional permitiendo que aserremos al hilo la textura con independencia de la velocidad del movimiento. Mostramos que la información en las neuronas de FA-I y de SA-I fue preservada a través de diversas velocidades de exploración cuál sugiere que la información espacial pudiera contribuir a la opinión de la textura.

¿Cuáles son los pasos siguientes en su investigación?

Para obtener la topografía de la sensibilidad de los campos receptores de la neurona hemos utilizado un punto del estímulo al mismo tiempo. Sabemos que hay varias zonas altamente sensibles dentro de un campo receptivo, tan ahora nosotros quisiéramos saber si hay algunas acciones recíprocas entre la actividad de los nervios que se presenta en diversos subregistros si los estimulamos simultáneamente (usando más de un punto estimulante al mismo tiempo).

Quisiéramos estudiar de qué manera combinan las neuronas de FA-I y de SA-I señales de sus subregistros.

Sobre el Dr. Ewa Jarocka

El Dr. Jarocka trabaja como ingeniero mayor de la investigación en el departamento de la biología médica integrante en la universidad de Umeå.El Dr. Ewa Jarocka

El fondo del Dr. Jarocka está en fisioterapia pero desde que ella vino a Suecia para un poste-doc., ella ha estado implicada en estudios microneurographic de la información sensorial de los husos de la piel glabra y melenuda y de músculo - receptores situados en nuestros músculos.

Emily Henderson

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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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