Como el órgano más grande y prominente de nuestro cuerpo, la piel también proporciona una de nuestras conexiones más fundamentales con el mundo que nos rodea. Desde el momento en que nacemos está íntimamente involucrado en cada interacción física que tenemos.

Aunque los científicos han estudiado el sentido del tacto, o hápticos, durante más de un siglo, muchos aspectos de su funcionamiento siguen siendo un misterio.

"El sentido del tacto no se comprende completamente, aunque está en el centro de nuestra capacidad para interactuar con el mundo, ", dijo el investigador de háptica de UC Santa Bárbara, Yon Visell." Cualquier cosa que hagamos con nuestras manos, coger un vaso, firmar nuestro nombre o encontrar llaves en nuestro bolso, nada de eso es posible sin el sentido del tacto. Sin embargo, no comprendemos completamente la naturaleza de las sensaciones capturadas por la piel o cómo se procesan para permitir la percepción y la acción ".

Tenemos mejores modelos de cómo nuestros otros sentidos, como la vista y el oído, trabaja, pero nuestra comprensión de cómo funciona el sentido del tacto es mucho menos completa, añadió.

Para ayudar a llenar ese vacío, Visell y su equipo de investigación, incluyendo a Yitian Shao y su colaborador Vincent Hayward en la Sorbona, Hemos estado estudiando la física de la sensación táctil:cómo tocar un objeto da lugar a señales en la piel que dan forma a lo que sentimos. En un estudio (enlace) publicado en la revista Avances de la ciencia , el grupo revela cómo la elasticidad intrínseca de la piel ayuda a la detección táctil. Notablemente, muestran que lejos de ser un simple material sensorial, la piel también puede ayudar al procesamiento de la información táctil.

Para comprender este aspecto significativo pero poco conocido del tacto, Visell cree que es útil pensar en cómo el ojo, nuestro órgano visual, procesa información óptica.

"La visión humana se basa en la óptica del ojo para enfocar la luz en una imagen en la retina, ", dijo." La retina contiene receptores sensibles a la luz que traducen esta imagen en información que nuestro cerebro utiliza para descomponer e interpretar lo que estamos mirando ".

Un proceso análogo se desarrolla cuando tocamos una superficie con nuestra piel, Visell continuó. Similar a las estructuras como la córnea y el iris que capturan y enfocan la luz en la retina, La elasticidad de la piel distribuye señales táctiles a los receptores sensoriales por toda la piel.

Sobre la base de trabajos anteriores que utilizaron una serie de pequeños acelerómetros que se llevan en la mano para detectar y catalogar los patrones espaciales de vibraciones generadas por acciones como el tapping, deslizándose o agarrando, Los investigadores aquí emplearon un enfoque similar para capturar patrones espaciales de vibración que se generan cuando la mano siente el entorno.

"Usamos un dispositivo personalizado que consta de 30 sensores de tres ejes adheridos suavemente a la piel, ", explicó el autor principal Shao." Y luego le pedimos a cada participante en nuestros experimentos que realizara muchas interacciones táctiles diferentes con sus manos ". El equipo de investigación recopiló un conjunto de datos de casi 5000 interacciones de este tipo, y analizó esos datos para interpretar cómo la transmisión de patrones de vibración producidos por el tacto que se transmitían a través del contenido de información en forma de mano en las señales táctiles. Los patrones de vibración surgieron del acoplamiento elástico dentro de la propia piel.

Luego, el equipo analizó estos patrones para aclarar cómo la transmisión de vibraciones en la mano da forma a la información en las señales táctiles. "Usamos un modelo matemático en el que las señales de alta dimensión que se sentían en toda la mano se representaban como combinaciones de una pequeña cantidad de patrones primitivos, "Shao explicó. Los patrones primitivos proporcionaban un léxico compacto, o diccionario, que comprimió el tamaño de la información en las señales, lo que les permite codificarse de manera más eficiente.

Este análisis generó una docena o menos de patrones de ondas primitivas:vibraciones de la piel en toda la mano que podrían usarse para capturar información en las señales táctiles que siente la mano. La característica sorprendente de estos patrones de vibración primitivos, Visell dijo, es que reflejan automáticamente la estructura de la mano y la física de la transmisión de ondas en la piel.

"La elasticidad desempeña esta función muy básica en la piel de involucrar miles de receptores sensoriales para el tacto en la piel, incluso cuando el contacto ocurre en un área pequeña de la piel, ", explicó." Esto nos permite utilizar muchos más recursos sensoriales de los que de otro modo estarían disponibles para interpretar qué es lo que estamos tocando ". El hallazgo notable de su investigación es que este proceso también hace posible capturar información de manera más eficiente. en las señales táctiles, Dijo Visell. Normalmente se considera que el procesamiento de información de este tipo lo realiza el cerebro, en lugar de la piel.

El papel que desempeña la transmisión mecánica en la piel es, en algunos aspectos, similar al papel de la mecánica del oído interno en la audición. Dijo Visell. En 1961, von Bekesy recibió el Premio Nobel por su trabajo que muestra cómo la mecánica del oído interno facilita el procesamiento auditivo. Al difundir sonidos con diferente contenido de frecuencia a diferentes receptores sensoriales en el oído, ayudan a codificar los sonidos por parte del sistema auditivo. El trabajo del equipo sugiere que procesos similares pueden ser la base del sentido del tacto.

Estos hallazgos, según los investigadores, no solo contribuyen a nuestra comprensión del cerebro, pero también puede sugerir nuevos enfoques para la ingeniería de futuras prótesis para amputados que podrían estar dotados de materiales elásticos similares a la piel. Algún día también podrían usarse métodos similares para mejorar la detección táctil de los robots de próxima generación.