Como o maior e mais proeminente órgão do nosso corpo, a pele também fornece uma de nossas conexões mais fundamentais com o mundo que nos rodeia. Desde o momento em que nascemos, está intimamente envolvido em cada interação física que temos.

Embora os cientistas tenham estudado o sentido do tato, ou haptics, por mais de um século, muitos aspectos de como funciona permanecem um mistério.

"O sentido do tato não é totalmente compreendido, mesmo que seja o cerne de nossa capacidade de interagir com o mundo, "disse o pesquisador de haptics da UC Santa Bárbara, Yon Visell." Tudo o que fazemos com as mãos - pegar um copo, assinar nosso nome ou encontrar as chaves em nossa bolsa - nada disso é possível sem o sentido do toque. No entanto, não entendemos totalmente a natureza das sensações capturadas pela pele ou como são processadas para permitir a percepção e a ação. "

Temos melhores modelos de como nossos outros sentidos, como visão e audição, trabalhar, mas nossa compreensão de como funciona o sentido do tato é muito menos completa, ele adicionou.

Para ajudar a preencher essa lacuna, Visell e sua equipe de pesquisa, incluindo Yitian Shao e o colaborador Vincent Hayward na Sorbonne, têm estudado a física da sensação ao toque - como o toque de um objeto dá origem a sinais na pele que moldam o que sentimos. Em um estudo (link) publicado na revista Avanços da Ciência , o grupo revela como a elasticidade intrínseca da pele auxilia na detecção tátil. Notavelmente, eles mostram que longe de ser um simples material de detecção, a pele também pode auxiliar no processamento de informações táteis.

Para entender este aspecto significativo, mas pouco conhecido do toque, Visell acha que é útil pensar sobre como o olho, nosso órgão visual, processa informações ópticas.

"A visão humana depende da ótica do olho para focar a luz em uma imagem na retina, "A retina contém receptores sensíveis à luz que traduzem essa imagem em informações que nosso cérebro usa para decompor e interpretar o que estamos olhando."

Um processo análogo se desenvolve quando tocamos uma superfície com nossa pele, Visell continuou. Semelhante às estruturas como a córnea e a íris que capturam e focalizam a luz na retina, a elasticidade da pele distribui sinais táteis aos receptores sensoriais por toda a pele.

Com base em trabalhos anteriores, que usaram uma série de minúsculos acelerômetros usados ​​na mão para sentir e catalogar os padrões espaciais de vibrações geradas por ações como batidas, deslizando ou agarrando, os pesquisadores aqui empregaram uma abordagem semelhante para capturar padrões espaciais de vibração que são gerados quando a mão sente o ambiente.

"Usamos um dispositivo personalizado que consiste em 30 sensores de três eixos suavemente ligados à pele, "explicou o autor principal Shao." E então pedimos a cada participante em nossos experimentos para realizar muitas interações de toque diferentes com as mãos. "A equipe de pesquisa coletou um conjunto de dados de quase 5000 dessas interações, e analisou esses dados para interpretar como a transmissão de padrões de vibração produzidos pelo toque que foram transmitidos por toda a mão moldaram o conteúdo da informação nos sinais táteis. Os padrões de vibração surgiram do acoplamento elástico dentro da própria pele.

A equipe então analisou esses padrões a fim de esclarecer como a transmissão de vibrações na mão moldou a informação nos sinais táteis. "Usamos um modelo matemático no qual os sinais de alta dimensão sentidos por toda a mão eram representados como combinações de um pequeno número de padrões primitivos, "Shao explicou. Os padrões primitivos forneciam um léxico compacto, ou dicionário, que comprimiu o tamanho das informações nos sinais, permitindo que eles sejam codificados com mais eficiência.

Essa análise gerou uma dúzia ou menos de padrões de onda primitivos - vibrações da pele por toda a mão que podiam ser usadas para capturar informações nos sinais táteis sentidos pela mão. A característica marcante desses padrões de vibração primitivos, Visell disse, é que eles refletem automaticamente a estrutura da mão e a física da transmissão das ondas na pele.

"A elasticidade desempenha esta função básica na pele de envolver milhares de receptores sensoriais para o toque na pele, mesmo quando o contato ocorre em uma pequena área da pele, ", explicou ele." Isso nos permite usar muito mais recursos sensoriais do que estaríamos disponíveis para interpretar o que estamos tocando. "A descoberta notável de suas pesquisas é que esse processo também torna possível capturar informações com mais eficiência nos sinais táteis, Disse Visell. O processamento de informações deste tipo é normalmente considerado como realizado pelo cérebro, em vez da pele.

O papel desempenhado pela transmissão mecânica na pele é, em alguns aspectos, semelhante ao papel da mecânica do ouvido interno na audição, Disse Visell. Em 1961, von Bekesy recebeu o Prêmio Nobel por seu trabalho mostrando como a mecânica do ouvido interno facilita o processamento auditivo. Ao espalhar sons com diferentes conteúdos de frequência para diferentes receptores sensoriais no ouvido, eles auxiliam na codificação de sons pelo sistema auditivo. O trabalho da equipe sugere que processos semelhantes podem estar subjacentes ao sentido do tato.

Estes achados, de acordo com os pesquisadores, não apenas contribui para a nossa compreensão do cérebro, mas também pode sugerir novas abordagens para a engenharia de futuros membros protéticos para amputados que podem ser dotados de materiais elásticos semelhantes à pele. Métodos semelhantes também poderiam um dia ser usados ​​para melhorar a detecção tátil por robôs de última geração.