Тактильная чувствительность зависит от массы различных факторов: снижается от ударов, порезов и других механических воздействий, изменяется в зависимости от температуры среды или предмета, характера поверхности осязаемого предмета (например, выпуклый предмет на ровной поверхности ощущается лучше, чем предмет с огромными или мелкими углублениями).
Тактильная чувствительность также зависит от силы и частоты нажатия, от настроения человека: при положительных эмоциях уровень чувствительности выше.
Выделяют пассивную и активную тактильную чувствительность. Пассивная тактильная чувствительность осуществляется без движения пальцев или рук на объекте обследования, а при активной чувствительности руки двигаются.
Температурные ощущения кожи связаны с ощущением тепла или холода. Холодовых рецепторов на коже больше, чем тепловых, поэтому кожа чувствительнее к холоду, нежели к теплу.
Температурные ощущения кожи могут быть контактными и дистантными. Чем больше разница температур между предметом и кожей, тем на большем расстоянии возникают ощущения тепла и холода.
Кожей можно ощутить не только температуру предмета на расстоянии, но и определить его местоположение в пространстве. К примеру, незрячий человек может определить местоположение отопительных или осветительных приборов, расположение солнца на небе и т. п. При этом чем больше участок ощущающей кожи, тем меньшая разница температур нужна для различения предметов.
Температурные ощущения склонны к адаптации; чем больше поверхность кожи, тем степень адаптации к температурному режиму выше. По этой причине прикосновения к предмету должны быть кратковременными, только тогда они информативны. Скорость и точность данного вида ощущений зависит от опыта человека в определении температуры воды и воздуха.
Болевые ощущения возникают в результате воздействия на кожу механических, химических, температурных раздражителей. Они информируют организм о том, что в месте воздействия кожа разрушается или близка к этому. Болевые ощущения лежат в основе самосохранения организма. При пространственной ориентировке болевые ощущения не используются.
Кожные ощущения несут незрячим людям огромный поток информации о предметах окружающего мира. При систематических тренировках слепые люди могут научиться с легкостью распознавать окружающие их предметы.
Двигательные ощущения в ориентировке незрячего человека. Лишь одна тактильная чувствительность не обеспечивает полного восприятия предметов. Для получения полной информации о размерах предмета необходимо включить двигательный анализатор. Двигательный и тактильный анализаторы будут дополнять друг друга.
Двигательные ощущения несут значительный пласт информации о размерах и пространственном расположении. Двигательный анализатор выполняет функции управления движением, его точностью, частотой и силой. Человек ощущает движение тела и может управлять им.
Двигательные ощущения в большинстве случаев бесконтактны, контактные двигательные ощущения возможны лишь при небольшой скорости движения. В противном случае такое воздействие может привести к травмам.
Двигательное ощущение выполняет функцию измерения предметов и может позволять оценивать размер предметов вне зависимости от их величины.
Таким образом, вся система кожно-двигательных ощущений при полной или частичной потере зрения становится важнейшим источником информации об окружающей среде. Она способствует лучшей ориентации в пространстве, а ее сохранность – более высокой степени овладения навыками ориентировки на местности.
Пьезоэлектрическая кожа у роботов
Робот с улучшенной способностью чувствовать имеет больше возможностей для идентификации объектов. Он передвигается с большей осторожностью и выполняет больше задач в целом. Самый последний шаг к достижению этой цели сделали исследователи из Института технологии Джорджии, разработавшие новый тип сенсорного материала, который достаточно чувствителен, чтобы соперничать с чувствительностью человеческих пальцев, и может подарить роботам чувство осязания, которое напоминает наше собственное.
Повышенный тактильный материал использует около 8 тысяч пьезотроновых транзисторов, каждый из которых содержит около 1500 нанопроводов, диаметр которых варьирует между 500 и 600 нм. В отличие от большинства сенсорных экранов, которые оценивают изменение в сопротивлении или емкости, чтобы обнаружить, где ваш палец, эти транзисторы ощущают изменение в их собственной полярности при давлении. Этот эффект связан с нанопроводами из оксида цинка, которые соединяются с электродами тонким слоем золота, что одновременно придает им пьезоэлектрические и полупроводниковые свойства.
В течение почти трех лет исследовательская группа химически растила сотни массивов с размерами 92×92 транзистора, которые расположены вертикально, чтобы сформировать таксели, которые производят отдельные электронные сигналы при прикосновении. Таксели зажаты между слоями оксида индия, олова и золота, которые соединены вместе и покрыты полимером, который блокирует их от проникновения влаги и коррозии. Полученные массивы имеют плотность 234 пикселя на дюйм и могут регистрировать давление начиная с 10 кПа (1,5 бар). По словам разработчиков, это делает материал таким же чувствительным, как кончики пальцев рук человека.
Эти массивы прозрачные, гибкие и достаточно прочные. Они сохраняют свои способности даже после погружения в солевой раствор и дистиллированную воду на протяжении 24 часов, что открывает их для широкого спектра применений, в частности для сенсорных экранов и искусственной кожи.
Научно-исследовательская группа предусматривает материал для использования в продвинутых сенсорных экранах, которые могут считывать отпечатки пальцев или даже регистрировать точечное давление, используемое в различных точках подписи для повышения безопасности. Передовые тактильные датчики также помогут в создании протезов кожи со способностью к осязанию, а также для роботов и иных протезов.
Проект проходит дальнейшее развитие при поддержке передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), Национального научного фонда (NSF), ВВС США (USAF), Министерства энергетики США (DOE) и Программы инновационных знаний из Китайской академии наук. В будущем, говорит команда, это может привести к еще большему увеличению чувствительности материала за счет сокращения количества нанопроводов в такселях массивов от нескольких сотен до одной.
Часть шестая
Изучите отпечатки своих пальцев
Читатель, о кожном осязании ты уже хорошо знаешь. Однако кожа пальцев наших рук несет не только осязательную функцию. Оказывается, рельеф поверхности кожи на кончиках пальцев наших рук несет в себе массу интересной информации, которая в последние годы все больше привлекает к себе внимание ученых-медиков, перетекая постепенно в прикладную область осознания разносторонних способностей человека.
Природа помечает своей особой маркировкой каждого человека еще до его рождения. Одним из видов такой маркировки являются индивидуальные узоры – отпечатки пальцев рук. Внимательно изучив эти узоры, хороший специалист можно уверенно сказать не только о состоянии здоровья данного человека, но и его предрасположенности к заболеваниям, а также степени одаренности и природной силе.
Наука, изучающая узоры на пальцах рук, называется «дерматоглифика». В наличии и анализе этих узоров нет никакой мистики. Дерматоглифика сегодня имеет статус строго научно прикладной дисциплины. Ученые доказали, что узоры, которыми подушечки пальцев рук покрываются еще в утробе матери, тесно связаны с тончайшими особенностями формирования головного мозга, его основных нейронных путей и нервной системы каждого из нас и, следовательно, с нашим здоровьем, поведением и характером.
Правда, отпечатками пальцев занимается еще дактилоскопия, но криминалистов в ней интересует лишь принадлежность отпечатков пальцев конкретному человеку, и не более того. А то, что за этими рисунками стоит определенный тип нервной системы человека и как в хорошем зеркале отражены особенности взаимодействия между собой клеток головного мозга, для криминалистов не представляет никакого интереса. А зря. Именно по отпечаткам пальцев можно быстро найти не только конкретного человека, но и узнать его характер, поведение, склонность к различным заболеваниям и т. п.
Природа пальцевой дерматоглифики характеризуется индивидуальной неповторимостью рисунка и его неизменностью с возрастом, наследственно детерминированной типологической дифференциацией, онтофилогенетической общностью с развитием нейро– и миодинамики в условиях становления межполушарной асимметрии мозга при влиянии полового фактора. Морфогенетические особенности пальцевой дерматоглифики определяют ее как частноконституциональный комплекс и объективный биологический (морфогенетический) маркер индивидуальности здоровья, поведения и способностей каждого человека.
