نقش خطوط سر انگشتان در تشخیص نرم بودن سطح اجسام، دانشمندان را به دست‌یابی به بازوهای روباتیک واقعی‌تر نزدیک می‌کند

محبوبه عمیدی: حس لامسه اولین حس دوران جنینی است. خطوط انگشتان در ماه چهارم بارداری، حوالی روز 120 ام پیدایش جنین به وجود می‌آیند. جنین قبل از چهار ماهگی انگشتان نرمی دارد و از آن به بعد، خطوط برجسته سر انگشت‌ها شروع به نمو می‌کنند تا در نهایت، تمام انگشت را در بر‌بگیرند.

این خطوط که تا پایان عمر شکل اولیه خود را بی‌هیچ تغییری حفظ می‌کنند، مسئول حس بساوایی یا لامسه هستند. این حس، مجموعه‌ای از حواس را مانند درد، فشار، ارتعاش و دما شامل می‌شود و به‌وسیله انتهای عصبی آزاد (بدون پوشش) یا انتهای عصبی پوشیده به صورت اجسام حسی درک می‌شوند. لمس به وسیله گیرنده‌های مختلفی در سطوح مختلف پوست صورت می‌گیرد. گیرنده‌های عصبی در نزدیکی سطح پوست، به لمس، فشار، دما و درد پاسخ می‌دهند، فشار عمقی و ارتعاش را تشخیص می‌دهند و در نهایت به ما در درک بهتر جهان پیرامون کمک می‌کنند.

خطوط پر رمز و راز سر انگشتان
سالهاست که این خطوط به واسطه منحصر به فرد بودنشان، برای تشخیص هویت به کار گرفته می‌شوند. اما دانشمندان سال‌ها است می‌دانند که این خطوط با افزایش سطح اصطکاک، در نگه داشتن اجسام به ما کمک می‌کنند. به‌تازگی گروه فیزیک آکادمی ای.ان.اس در پاریس، موفق به شناخت وظایف دیگر این خطوط اسرارآمیز شده است.

این گروه به رهبری جرج دبریگاس، احتمال می‌دهد خطوط روی انگشتان برای لمس و درک بافت‌های نرم ضروری باشند. آنها برای بررسی این موضوع، انگشتی مصنوعی ابداع کرده‌اند و با کشیدن آن روی سطوح زبر و ناهموار، به نتایج جالبی دست یافته‌اند. مطالعات آنها نشان می‌دهد این خطوط، لرزش‌هایی را که زمان لمس سطوح زبر توسط انگشتان ایجاد می‌شوند، تقویت می‌کنند تا به انتقال علایم عصبی به اعصابی که در لایه‌های عمیق‌تر پوست قرار دارند و در حس بافت‌های نرم مؤثرند، کمک کنند.

برای این‌کار، اعضای گروه یک حسگر فشاری را با ماده‌ای الاستیک پوشاندند تا نقش یک رشته عصبی را در این آزمایش‌ها بازی کند. این ماده الاستیک هم شامل سطوح صاف و هم دارای قسمت‌هایی بود که خطوطی الگو گرفته از نقوش سر انگشتان دست داشتند. پژوهشگران سپس این سر انگشت مصنوعی را روی سطح شیشه‌ای مخططی به حرکت درآورد تا حسگر فشار، ارتعاش‌های مختلف ناشی از لرزش‌های پوست مصنوعی را دریافت کند.

مارک هیلیون، فیزیکدان دانشگاه کارولینای شمالی در‌ این‌باره می‌گوید: « استفاده از ابزار‌های ساخت بشر برای شناخت نقش خطوط سر انگشتان کار بسیار تازه‌ای است.»

مطالعات روی سر انگشت انسان توسط او و همکارانش نشان داده که انسان‌ها، بافت‌های نرم را به وسیله انتقال ارتعاشاتی که در حین لمس آنها ایجاد می‌شوند، احساس می‌کنند. در واقع، این ارتعاشات توسط رشته‌های عصبی دریافت می‌شوند؛ اما نکته اینجاست که بعضی از این پایانه‌های عصبی که اجسام پاچینی نامیده می‌شوند، در عمق 2 میلی‌متری پوست قرار دارند. چگونه این لرزش‌های خفیف توسط اعصابی در عمق پوست دریافت می‌شوند؟

آمپلی‌فایر خط‌خطی!
دبریگاس و همکارانش که نتایج تحقیقات خود را در نشریه ساینس منتشر کردند، نشان دادند ارتعاشاتی که توسط سر انگشت الگو‌برداری شده از نقش‌های دست انسان به حسگرها منتقل شده، تقریبا 100 برابر قوی‌تر از ارتعاشات ارسال شده توسط همان انگشت با پوست صاف است. می‌شود این‌طور نتیجه‌گیری کرد که خطوط سر انگشتان وظیفه تفکیک، دریافت و تقویت قسمتی از ارتعاشات را برای انتقال آنها به اجسام پاچینی برعهده دارند.

این گروه نشان داده است برای یک انسان معمولی که خطوط سر انگشت او از یکدیگر تقریبا نیم‌میلیمتر فاصله دارند و در هر ثانیه 10 تا 15 سانتی‌متر از سطح را لمس می‌کند، امواج تقویت‌شده در محدوده 200 تا 300 هرتز هستند. عدد بدست‌آمده قابل توجه است، چرا که اجسام پاچینی نسبت به امواج با بسامد 250 هرتز بالاترین حساسیت را نشان می‌دهند. دبریگاس می‌گوید: « شاید خطوط سر انگشت با دریافت نزدیک‌ترین بسامد‌ها به محدوده حساسیت اجسام پاچینی به ما در لمس بهتر بافت اجسام کمک می‌کنند.»

ریچارد کراودر، متخصص روباتیک از دانشگاه ساوت‌همپتون انگلستان نیز می‌گوید: «این یافته‌ها می‌توانند برای طراحی روبات‌هایی با حس لامسه بی‌نقص به‌کار گرفته شوند. اغلب روبات‌ها حس لامسه ساده‌ای دارند که قادر به تشخیص بافت‌های مختلف از یکدیگر نیست، اما چنین قابلیتی می‌تواند به ما در ساخت روبات‌هایی برای انجام اعمال جراحی دقیق، کمک‌های فراوانی بکند».

هیلتون می‌گوید: « این انگشت مصنوعی فقط نیم‌میلیمتر در ثانیه حرکت داده شده است، اما حرکت دست انسان به مراتب از این سریع‌تر است. برای این‌که مطمئن شویم همه چیز در سرعت‌های بالاتر هم با اعداد و ارقام فعلی مطابقت می‌کند، حرکت دادن انگشت مصنوعی با سرعت‌های متفاوت قدم بعدی این پروژه است».

کد خبر 3631

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
1 + 1 =

نظرات

  • نظرات منتشر شده: 3
  • نظرات در صف انتشار: 0
  • نظرات غیرقابل انتشار: 0
  • بی نام IR ۰۷:۵۸ - ۱۳۸۸/۰۲/۰۵
    0 0
    سلام نقش سر انگشتان من با شما و7 میلیارد انسان کره خاکی و میلیاردها نفر از کسانی که مرده اند با هم متفاوت است آیا تا بحال از خودمان پرسیده ایم چه کسی این نظم عجیب رو چه کسی مدیریت میکند ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟
  • بی نام IR ۱۰:۴۹ - ۱۳۸۹/۱۰/۳۰
    0 0
    خوب بود
  • مریم IR ۱۹:۴۹ - ۱۳۹۰/۱۱/۲۵
    0 0
    خیلی با حال نبود