Ученые определили пределы чувствительности осязания

Рецептивные поля сенсорных нейронов кожи на пальцах неразрывно связаны с папиллярными линиями, позволяя чувствовать объекты размерами до 0,4 миллиметра.

Кожа — главный орган осязания. Ее поверхность вся покрыта рецептивными полями сенсорных нейронов — участками, стимуляция которых возбуждает отдельные нервные клетки, позволяя ощущать прикосновения, вибрации, давление и так далее. Особенно «густо» они расположены на ладонях и пальцах рук, которые вдобавок покрыты сетью папиллярных линий, усиливающих восприятие текстуры поверхностей.

Одна ладонь может насчитывать десятки тысяч сенсорных нейронов, и небольшая площадь их рецептивных полей обеспечивает высокое разрешение осязания. Кроме того, дистальные (дальние) аксоны этих нейронов разветвляются, образуя «субполя» — отдельные фрагменты рецептивного поля, стимуляция которых способна активировать соответствующую нервную клетку. Размеры таких «субполей» определяют предел разрешения чувствительности кожи.

Экспериментальная установка / ©Jarocka et al., 2021

Роланд Йоханссон (Roland Johansson) и его коллеги из шведского Университета Умео измерили этот предел. Как оказалось, разрешение чувствительности подушечек пальцев достигает десятых долей миллиметра и сравнимо с величиной отдельных папиллярных линий. Об этом ученые пишут в статье, опубликованной в The Journal of Neuroscience.

Отдельные рецептивные поля на подушечке пальца: заметна их связь с папиллярными линиями / ©Jarocka et al., 2021

Они провели эксперименты с 12 здоровыми добровольцами обоих полов, возрастом от 20 до 30 лет. Их ладони неподвижно фиксировали в установке, после чего к пальцам слабо прикасался гладкий обод пластикового колеса, на поверхность которого нанесли усеченные конусы с меньшим диаметром всего 0,4 миллиметра и высотой 0,45 миллиметра, на расстоянии семи миллиметров друг от друга. Колесо вращалось в разных направлениях и с разной скоростью, а тонкие электроды, подведенные к коже, регистрировали срабатывание отдельных нейронов.

Работа позволила картировать сенсорные поля и «субполя» на подушечках пальцев, которые, как оказалось, коррелируют с рисунком папиллярных линий. Их разрешение составляет всего 0,4 миллиметра, что соответствует размеру отдельного бугорка на пальце. По словам ученых, рецепторные поля стабильно связаны с папиллярным узором, позволяя сказать, что чувствительность осязания соответствует отдельным линиям отпечатков пальцев.