¿Cuán sensible es el sentido del tacto humano? Lo suficientemente sensible como para sentir la diferencia entre superficies que difieren solo en una sola capa de moléculas, ha demostrado un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego.
"Esta es la mayor sensibilidad táctil que se haya demostrado en humanos", dijo Darren Lipomi, profesor de nanoingeniería y miembro del Centro de Sensores Portátiles de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, quien dirigió el proyecto interdisciplinario conVS Ramachandran, director del Centro de Cerebro y Cognición y profesor distinguido en el Departamento de Psicología de la UC San Diego.
Los humanos pueden sentir fácilmente la diferencia entre muchas superficies cotidianas como el vidrio, el metal, la madera y el plástico. Esto se debe a que estas superficies tienen diferentes texturas o alejan el calor del dedo a diferentes velocidades. Pero los investigadores de UC San Diego se preguntaban siTodos estos efectos a gran escala igualan y cambian solo la capa superior de moléculas, ¿podrían los humanos detectar la diferencia utilizando su sentido del tacto? Y si es así, ¿cómo?
Los investigadores dicen que este conocimiento fundamental será útil para desarrollar piel electrónica, prótesis que puedan sentir, tecnología háptica avanzada para realidad virtual y aumentada y más.
Lipomi agregó que las tecnologías hápticas poco sofisticadas existen en forma de paquetes retumbantes en los controladores de videojuegos o teléfonos inteligentes que tiemblan. "Pero reproducir las sensaciones táctiles realistas es difícil porque todavía no entendemos completamente las formas básicas en que los materiales interactúan con el sentidode tacto "
"Las tecnologías de hoy nos permiten ver y escuchar lo que está sucediendo, pero no podemos sentirlo", dijo Cody Carpenter, estudiante de doctorado en nanoingeniería en la Universidad de California en San Diego y coautor principal del estudio. "Altavoces, teléfonos y pantallas de alta resolución de última generación que son visual y auditivamente atractivos, pero lo que falta es el sentido del tacto. Agregar ese ingrediente es una fuerza impulsora detrás de este trabajo ".
Este estudio es el primero en combinar la ciencia de los materiales y la psicofísica para comprender cómo los humanos perciben el tacto. "Los receptores que procesan las sensaciones de nuestra piel son filogenéticamente los más antiguos, pero lejos de ser primitivos, han tenido tiempo de desarrollar estrategias extraordinariamente sutiles para discernir superficies- ya sea la caricia de un amante o un cosquilleo o la sensación táctil cruda de metal, madera, papel, etc. Este estudio es uno de los primeros en demostrar el rango de sofisticación y exquisita sensibilidad de las sensaciones táctiles.para un enfoque completamente nuevo de la psicofísica táctil ", dijo Ramachandran.
toque súper sensible
en un artículo publicado en Horizontes de materiales , los investigadores de UC San Diego probaron si los sujetos humanos podían distinguir, arrastrando o golpeando con el dedo sobre la superficie, entre obleas de silicio lisas que diferían solo en su capa superior de moléculas. Una superficie era una sola capa oxidada hecha principalmentede átomos de oxígeno. La otra era una sola capa similar al teflón hecha de átomos de flúor y carbono. Ambas superficies se veían idénticas y se sentían lo suficientemente similares como para que algunos sujetos no pudieran diferenciar entre ellas.
Según los investigadores, los sujetos humanos pueden sentir estas diferencias debido a un fenómeno conocido como fricción antideslizante, que es el movimiento de sacudidas que ocurre cuando dos objetos en reposo comienzan a deslizarse uno contra el otro. Este fenómeno es responsable del musicalnotas tocadas al pasar un dedo mojado por el borde de una copa de vino, el sonido de una bisagra chirriante de la puerta o el ruido de un tren que se detiene. En este caso, cada superficie tiene una frecuencia de deslizamiento diferente debido a la identidad de las moléculasen la capa superior
En una prueba, a 15 sujetos se les asignó la tarea de sentir tres superficies e identificar la superficie que difería de las otras dos. Los sujetos identificaron correctamente las diferencias el 71 por ciento de las veces.
En otra prueba, a los sujetos se les dieron tres tiras diferentes de obleas de silicio, cada tira conteniendo una secuencia diferente de 8 parches de superficies oxidadas y similares al Teflón. Cada secuencia representaba una cadena de 8 dígitos de 0s y 1s, que codificaba unletra particular en el alfabeto ASCII. Se les pidió a los sujetos que "leyeran" estas secuencias arrastrando un dedo de un extremo de la tira al otro y observando qué parches en la secuencia eran las superficies oxidadas y cuáles eran las superficies tipo Teflón.En este experimento, 10 de 11 sujetos decodificaron los bits necesarios para deletrear la palabra "Laboratorio" con las letras mayúsculas y minúsculas correctas más del 50 por ciento del tiempo. Los sujetos pasaron un promedio de 4.5 minutos para decodificar cada letra.
"Un humano puede ser más lento que un nanobit por segundo en términos de lectura de información digital, pero este experimento muestra una forma potencialmente clara de hacer comunicaciones químicas utilizando nuestro sentido del tacto en lugar de la vista", dijo Lipomi.
Modelo básico de tacto
Los investigadores también descubrieron que estas superficies se pueden diferenciar dependiendo de qué tan rápido arrastre el dedo y cuánta fuerza aplique sobre la superficie. Los investigadores modelaron los experimentos táctiles usando un "dedo simulado", un dispositivo similar a un dedo hecho de unpolímero orgánico que está conectado por un resorte a un sensor de fuerza. El dedo simulado fue arrastrado a través de las diferentes superficies utilizando múltiples combinaciones de fuerza y velocidad de deslizamiento. Los investigadores trazaron los datos y descubrieron que las superficies podían distinguirse dadas ciertas combinaciones de velocidad y fuerzaMientras tanto, otras combinaciones hicieron que las superficies no se distinguieran entre sí.
"Nuestros resultados revelan una notable capacidad humana para concentrarse rápidamente en las combinaciones correctas de fuerzas y velocidades de deslizamiento requeridas para sentir la diferencia entre estas superficies. No necesitan reconstruir una matriz completa de puntos de datos uno por uno a medida que avanzamoslo hicimos en nuestros experimentos ", dijo Lipomi.
"También es interesante que el dispositivo de simulacro de dedo, que no tiene nada parecido a los cientos de nervios en nuestra piel, solo tiene un sensor de fuerza y aún puede obtener la información necesaria para sentir la diferencia en estas superficies. Estonos dice que no son solo los mecanorreceptores en la piel, sino también los receptores en los ligamentos, nudillos, muñecas, codos y hombros los que podrían permitir a los humanos sentir pequeñas diferencias con el tacto ", agregó.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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