Cildin İç Esnekliği Dokunsal Algılamaya Nasıl Yardımcı Olur?

Vücudumuzun en büyük ve en belirgin organı olan cilt, çevremizdeki dünya ile en temel bağlantılarımızdan birini de sağlamaktadır. Doğduğumuz andan itibaren, sahip olduğumuz her fiziksel etkileşimle yakından ilgilidir. Bilim insanları dokunma hissini veya haptikleri bir yüzyıldan fazla bir süredir araştırmış olsalar da, nasıl çalıştığının birçok yönü hala gizemini korumaktadır. UC Santa Barbara dokunsal araştırmacısı olan Yon Visell, dokunma duygusunun, dünyayla etkileşim yeteneğimizin kalbinde olmasına rağmen tam olarak anlaşılamamış olduğunu belirtmiştir. Visell, ellerimizle yaptığımız her şeyin bir bardak almak, ismimizi imzalamak veya çantamızda anahtarlar bulmak gibi dokunma hissi olmadan bunların hiçbirinin mümkün olmadığını ve bununla birlikte, cildin yakaladığı hislerin doğasını veya algı ve eylemi sağlamak için nasıl işlendiklerini tam olarak anlamadıklarını ifade etmiştir. Visell ayrıca, vizyon ve işitme gibi diğer duyularımızın nasıl çalıştığı konusunda daha iyi modellerinin olduğunu, ancak dokunma duyusunun nasıl çalıştığına dair anlayışlarının daha az eksiksiz olduğunu sözlerine eklemiştir. Bu boşluğu doldurmak için, Visell ve Yitian Shao ve Sorbonne'daki ortak çalışan Vincent Hayward da dahil olmak üzere araştırma ekibi, dokunma hissi fiziği olan bir nesneye dokunmanın, cildimizde hissettiklerimizi şekillendiren sinyallere nasıl yol açtığını araştırmaktadırlar. Science Advances dergisinde yayınlanan bir çalışmada, ekip cildin iç esnekliğinin dokunsal algılamaya nasıl yardımcı olduğunu ortaya koymaktadır.

Dikkat çekici bir şekilde, basit bir algılama materyali olmaktan çok, cildin dokunsal bilgilerin işlenmesine de yardımcı olabileceğini göstermektedirler. Dokunmanın bu önemli ancak az bilinen yönünü anlamak için Visell, görsel organımız olan gözün optik bilgileri nasıl işlediğini düşünmenin yararlı olduğunu düşünüyor. Visell, insan görüşünün, ışığı retinadaki bir görüntüye odaklamak için gözün optiklerine dayandığını ve retinanın, bu görüntüyü beynimizin baktığımız şeyi ayrıştırmak ve yorumlamak için kullandığı bilgiye dönüştüren ışığa duyarlı reseptörler içerdiğini belirtmiştir. Visell, cildimizle bir yüzeye dokunduğumuzda benzer bir süreç ortaya çıktığını ifade etmiştir.

Titreşim modelleri cildin içindeki elastik bağlantıdan kaynaklanır

Kornea ve iris gibi ışığı retinaya yakalayan ve odaklayan yapılara benzer şekilde, cildin esnekliği dokunsal sinyalleri ciltteki duyusal reseptörlere dağıtır. Dokunma, kayma veya kavrama gibi eylemlerin ürettiği titreşimlerin mekansal modellerini algılamak ve kataloglamak için yandan giyilen bir dizi minik ivmeölçer kullanan önceki çalışmalara dayanarak, araştırmacılar elin çevreyi hissettiği sırada üretilen mekansal titreşim modellerini yakalamak için benzer bir yaklaşım kullanmışlardır. Shao, cilde nazikçe bağlanmış 30 üç eksenli sensörden oluşan özel bir cihaz kullandıklarını ve sonra deneylerinden her katılımcıdan elleriyle birçok farklı dokunma etkileşimi gerçekleştirmesini istediklerini belirtti. Araştırma ekibi, bu türden yaklaşık 5000 etkileşimin bir veri kümesini toplamış ve dokunsal sinyallerde dokunuştan üretilen titreşim modellerinin elle şekillendirilmiş bilgi içeriği boyunca nasıl iletildiğini yorumlamak için bu verileri analiz etmişlerdir.

Titreşim modelleri cildin içindeki elastik bağlantıdan kaynaklanır. Ekip daha sonra, eldeki bilgilerin titreşimlerin iletilmesinin dokunsal sinyallerde nasıl şekillendiğini açıklığa kavuşturmak için bu modelleri analiz etmişlerdir. Shao, elde hissedilen yüksek boyutlu sinyallerin az sayıda ilkel modelin birleşimi olarak temsil edildiği matematiksel bir model kullandıklarını belirtti. İlkel kalıplar, sinyallerdeki bilgilerin boyutunu sıkıştırarak daha verimli kodlanmalarını sağlayan kompakt bir sözlük sağlamıştır. Araştırmacılara göre bu bulgular sadece beyin anlayışımıza katkıda bulunmakla kalmıyor, aynı zamanda cilde benzer elastik malzemelerle donatılabilen amputeler için gelecekteki protez uzuvların mühendisliği için yeni yaklaşımlar önerebiliyor. Araştırmacılar benzer yöntemlerin bir gün yeni nesil robotların dokunsal algılamayı geliştirmek için de kullanılabileceğini belirtmişlerdir.