客观日本

北海道大学利用数学模型再现人类触觉,阐明触摸凸凹产生错觉的机理

2021年09月17日 生物医药

人类通过用指尖触摸,可以瞬时识别出物体的形状和柔软度等外在信息。但是,与视觉等其他感官相比,触觉机理还没有得到充分的阐明。

北海道大学电子科学研究所的长山雅晴教授与庆应义塾大学环境信息学部的仲谷正史副教授等人组成的研究团队,在此前的研究中发现,受到有规律的凸凹刺激后,即使触摸到凸起的部分也会产生正在触摸凹陷部分的错觉。此次,研究团队全球首次发现了不产生这种触觉错觉的现象,同时还构建了皮肤感觉的数学模型,阐明了人类处理触觉信息的机制。

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引发触觉错觉的机制。感觉神经对刺激的响应在时间上存在延迟,由此人能通过指尖的触觉识别物体的形状。

研究团队在调查人反应的实验中确认,在用指尖触摸物体时如果减少皮肤伸缩在水平方向上的变形,人产生的错觉程度就会明显降低。另外还在计算机上设计了模拟人类手指的72个触觉传感器,利用数学模型再现了指尖末梢皮肤内的感觉神经群的响应。结果发现,多数感觉神经并不是在触摸时就立即做出响应的,而是存在时间延迟,这样人能通过指尖的触觉识别物体的形状。

如果利用这项研究成果,在计算机上模拟感觉神经的响应,将有助于阐明传递复杂触觉的末梢神经的机理。另外,今后还有望开发在线传递触觉的技术。

日语原文

文:JSTnews 9月号
翻译编辑:JST客观日本编辑部