Почему у человека есть отпечатки пальцев? До сих пор на этот детский вопрос отвечали предположительно, исходя из общего здравого смысла. Считалось, что папиллярные линии улучшают чувствительность пальцев или что они, увеличивая трение, помогают пальцам удерживать предметы. Французские ученые смогли ответить на этот вопрос, опираясь на факты, а не логику. Их исследование показало, что отпечатки пальцев увеличивают чувствительность кожи в сто раз. Регулярные линии отпечатков работают как частотный фильтр, в результате тактильным рецепторам передается сигнал в оптимальном диапазоне восприятия.
|
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые построили модель кончика пальца — сенсор шириной 0,5 мм со специальным резиноподобным покрытием, воспринимающий, как и тельца Пачини, изменение давления. Механические характеристики сенсорного покрытия были идентичны свойствам человеческой кожи на кончиках пальцев. Один вариант «кожи» был гладким, а другой — покрыт папиллярными линиями, повторяющими структуру и частоту линий на пальцах. Теперь осталось только провести эксперименты с двумя вариантами кожи и сравнить, насколько линии влияют на восприятие сенсора. В эксперименте сенсор был жестко закреплен на станине. По поверхности искусственной кожи двигался кусочек стекла с вытравленными неупорядоченными тонкими штрихами. Скорость движения и давление на «кожу» были примерно такими же, как при исследовании текстуры пальцами.
|
Оказалось, что кожа с отпечатками воспринимает штрихи на стекле гораздо лучше, чем кожа без отпечатков. Регулярно расположенные папиллярные линии работают как частотный фильтр. Если гладкий сенсор воспринимал изменение давления на расстоянии около миллиметра, то сенсор с отпечатками чувствовал изменение давления в диапазоне расстояния между папиллярными линиями. А это означает увеличение чувствительности примерно на два порядка. В результате работы такого папиллярного фильтра тактильным рецепторам — тельцам Пачини — передается сигнал в оптимальном диапазоне восприятия. Принцип частотных фильтров используется не только при тактильной рецепции, но и в распознавании зрительных образов, так что, возможно, это общий принцип настройки сенсорных систем.
Вся сенсорная система с отпечатками пальцев должна работать эффективнее, когда объект восприятия (в данном случае — неровности на гладком стекле) скользит перпендикулярно папиллярным линиям. Вполне вероятно, что линии на пальцах у человека неспроста оформлены в виде петель. В каком бы направлении ни двигались пальцы, какая-то часть линий обязательно будет расположена перпендикулярно движению. У макак отпечатки пальцев тоже имеются, но они вытянуты вдоль оси пальца. Этот факт можно толковать двояко. С одной стороны, петли могут рассматриваться как человеческое ноу-хау для совершенствования тактильной рецепции, а с другой стороны, это может говорить о том, что у макак другой способ ощупывания предметов.
