「觸覺通用定律」或助力虛擬實境技術發展

2020-10-12 科技工作者


科學家們利用與地震相關的瑞利波創建了首個觸覺靈敏度的通用定律。

近日，由英國伯明罕大學領導的一個研究團隊利用與地震有關的瑞利波創建了首個觸覺靈敏度的通用衡量定律，研究結果發表在《科學進展》雜誌上。目前，研究人員正在利用這一理論開發覆蓋觸覺的虛擬實境技術。

瑞利波是由物體之間的碰撞產生的，通常只沿物體表面傳播。

在這項研究中，科學家們發現，當有肢體接觸時，波也會穿過皮膚和骨骼層，被身體的觸覺感受器細胞接收。

通過對這些觸覺感受器進行數學建模，研究人員展示了感受器是如何定位在能夠對瑞利波做出反應的深度：這些受體與瑞利波的相互作用會因物種不同而改變，但受體深度與波長的比值保持不變，從而定義了觸覺靈敏度的通用定律。

研究人員用於制定該定律的數學方法基於一百多年前首次開發的地震模擬。諾貝爾物理學獎得主Georg von Bekesy曾首次提出——可以用地震相關數學方法來探索瑞利波和觸覺之間的聯繫，而此定律支持了Bekesy的預測。

此外，研究小組還發現，即使最外層皮膚的硬度發生了變化，瑞利波和感受器之間的相互作用仍然存在。儘管皮膚外層因年齡、性別、職業甚至水合作用而發生了許多變化，受體對瑞利波的反應能力仍然不變。

這項研究的領導者、伯明罕大學數學學院的Tom Montenegro-Johnson解釋說：「觸覺這種原始感覺對我們的遠古祖先、對現代的哺乳動物都一樣重要，但它是最複雜的感覺之一，因此也最不容易被理解。我們有解釋視覺和聽覺的通用定律，但這次是我們首次以這種方式來解釋觸覺。」

這項研究的合著者、伯明罕大學的James Andrews補充說：「我們定義的通用定律能幫助我們更好地理解不同物種的不同觸覺體驗。例如，如果將犀牛的皮膚向下按壓5毫米，它們會有和人類同樣的感覺，只是按壓所需的力度不一樣。從進化的角度來看，這很好理解，因為它與相對危險和潛在傷害有關。」

編譯：花花 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《科學進展》

期刊編號：2375-2548

原文連結：https://phys.org/news/2020-10-universal-law-enable-advances-virtual.html

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