Будь то ощущение грубой текстуры джинсов, узловатой коры дерева или гладкой кожи любовника, наше осязание является решающим аспектом того, как мы взаимодействуем с окружающим миром. Теперь ученые говорят, что они пролили новый свет на то, почему человеческие пальцы настолько чувствительны, и выяснили, что виновник кроется в наших отпечатках пальцев.

Уже было известно, что крошечные рецепторы, чувствительные к механическим раздражителям, находятся в гребнях на кончиках пальцев и они взаимодействуют с двумя типами нейронов пальцев. В результате получается «рецептивное поле»: участок кожи, на котором прикосновение активирует определенный нейрон.

Однако ранее было неясно, насколько малая структура может быть обнаружена каждым нейроном. «Можно было бы ожидать, что отдельный сосочковый гребень будет играть роль, но это не было показано раньше», — сказала доктор Эва Яроцка, соавтор исследования из Университета Умео в Швеции. Чтобы исследовать проблему, Яроцка и ее коллеги попросили по 12 участников сесть в кресло стоматолога, держа правую руку под углом и приклеив ногти к пластиковому держателю.

В своей статье в Journal of Neuroscience исследователи сообщают, что они использовали роботизированный барабан, чтобы нанести на кончики пальцев каждого участника рельефные точки с диаметром 0,4 мм и точками, разделенными на 7 мм. Команда отслеживала реакцию отдельных нейронов на кончиках пальцев, используя электроды, вставленные в нерв в руке участника.

Используя эти ответы вместе с положением точек, исследователи смогли составить карту рецептивного поля для каждого нейрона. Результаты подтвердили, что каждое воспринимающее поле покрывает область, охватывающую несколько гребней на кончиках пальцев, и что внутри каждого поля есть особо чувствительные зоны. Но также выяснилось, что эти зоны были чувствительны к одной точке — объекту примерно такого же размера, как ширина кончика пальца. Фактически, они обнаружили более сильные нейронные реакции в этих зонах, нанесенных на гребни на кончиках пальцев.

«Достаточно отклонить один гребень, чтобы вызвать нервную реакцию», — сказала Яроцка, добавив, что результаты сохраняются независимо от того, насколько быстро вращался барабан или в каком направлении он двигался.

Крис Миалл, заслуженный профессор моторной нейробиологии в Университете Бирмингема, который не участвовал в исследовании, сказал, что исследование улучшило понимание того, как информация, полученная мозгом от бесчисленных нейронов, представляет объект, к которому прикасаются.

«Авторы показывают, что мельчайшие детали «рецептивных полей» отдельных нервных волокон, которые контактируют с механорецепторами в кончиках пальцев, точно соответствуют впадинам и выступам кончиков пальцев. Так что наша очень высокая чувствительность в кончиках пальцев обусловлена ​​наличием множества нервных волокон с очень маленькими рецептивными полями», — сказал он.

С этим согласен профессор Натан Лепора, эксперт по тактильной робототехнике из Бристольского университета. «Эта работа приветствуется, потому что она впервые показывает, что области кожи, ощущаемые тактильными нейронами, по-видимому, совпадают с гребнями отпечатков пальцев, показывая, что эти гребни непосредственно участвуют в нашем осязании», — сказал он.

Миалл добавил, что хотя отпечатки пальцев также позволяют лучше захватить, исследование подчеркивает их роль в помощи нам в обнаружении мельчайших деталей на поверхности. «Ношение перчаток — даже тонких хирургических перчаток — имеет огромное значение. Так что подумайте обо всех, кто из-за пандемии Covid вынужден проводить весь день в медицинских перчатках», — сказал он.