Добрият захват на човешките пръсти се дължи на механизъм, контролиращ тяхната влажност

Човешките пръсти притежават специален механизъм, който регулира тяхната влажност, за да можем успешно да държим предмети и да не ги изпускаме лесно. Този механизъм може да помогне на учените да създадат по-удобни и функционални протези за крайници, роботизирано оборудване и усъвършенствани технологии за виртуална реалност.

Приматите, в това число хората, маймуните и човекоподобните, са развили по възглавничките на пръстите на ръцете и краката си епидермални хребети (кръгове), по-богати на потни жлези от всяка друга част на тялото. Благодарение на еволюцията ние успяваме да регулираме влажността на кожата си, а оттам и да хващаме по-добре предметите.

Тактилна сетивност

Набраздените меки части на пръстите създават по-голямо триене при контакт с гладки повърхности и улесняват захвата при докосване на груби такива. Накратко, те засилват тактилната сетивност. Механизмът за регулация на влажността осигурява оптимална хидратация на кератиновия слой на кожата и съответно максимално триене с други повърхности.

Eксперти от Университета на Бирмингам, Националния университет в Сеул и университета „Yonsei“ в Южна Корея обединиха усилия и проведоха изследване, публикувано на 30.11.2020 г. в списание „Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).“

Негов съавтор е Майк Адамс, професор по продуктов инженеринг и производство в Университета на Бирмингам. Той споделя: „Приматите са развили епидермални хребети по пръстите на ръцете и краката си. При контакт с твърди предмети, въпросните хребети, или набраздявания, са изключително важни за здравото им захващане и прецизното боравене с тях. Релефът по възглавничките помага за регулацията на влажността, причинена от външни фактори или потните жлези, като по този начин се засилва триенето и не изпускаме онова, което държим.“

„Колкото повече научаваме за функцията на триенето на пръстите при захват, толкова повече се приближаваме до създаването на реалистични тактилни сензори за приложение в роботиката или в разработването на протези. Откритията биха помогнали за усъвършенстването на фийдбек системите за тъчскрийн и технологиите за виртуална реалност“, завършва той.

Латералната вибрация и триенето позволяват да различаваме повърхностите, без да ги виждаме

Ултразвуковата лубрикация се използва широко при дисплеите на тъчскрийна. Ефективността й обаче спада значително, ако ползвателят е с по-сухи от нормалното пръсти. Способността да различаваме чрез допир различни текстури като например видове материи, се базира на латералната (странична) вибрация. Ако обаче липсва усещането за триене при плъзване на пръстите, не бихме могли да различим какво точно докосваме.

Двойна функция на епидермалните хребети на пръстите

Освен приматите, само коалите имат специфични набраздявания по пръстите на долните и горните крайници. Оказва се, че епидермалните хребети имат двойна функция – подпомагат изпарението на излишната влага и същевременно служат като резервоар за нея, така че да се получи много добър захват на предметите.

Учените откриват, че при контакт с непромокаеми повърхности, потта, която се отделя от порите на възглавничките на пръстите, омекотява значително кожата, а оттам подобрява осезаемо и процеса на триене. В определен момент порите се запушват, тъй като в противен случай излишната влага би направила ръцете и краката хлъзгави, а захвата – слаб и несигурен.

Изследователите прилагат високотехнологична лазерна технология за създаване на образи. Благодарение на нея те стигат до заключението, че регулацията на влажността се постига с комбинацията от два процеса – блокиране на порите, от които се отделя потта, и ускорено изпаряване на излишната влага, натрупана в резултат на специфичния кръстосан контакт между епидермалните набраздявания на възглавничките и повърхността на предмета.

Двойната функция на епидермалните хребети поддържа оптимално ниво на влажност в тях, което от своя страна осигурява максимално триене, без значение дали пръстите са били сухи, или влажни преди това.

Според проф. Адамс „двойният механизъм за контрол на влагата е позволил на приматите да оцелеят както в суха, така и в прекалено влажна околна среда. Той им е дал сериозно двигателно преимущество, което другите животни като мечките и големите котки не притежават.“