Kontakt fizyczny między ludźmi odgrywa kluczową rolę w zacieśnianiu relacji, budowaniu bliskości i wyrażaniu emocji. Najnowsze badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Linköping w Szwecji rzucają nowe światło na to, jak układ nerwowy interpretuje dotyk społeczny. Odkrycia te mogą mieć kluczowe znaczenie dla przyszłych metod przywracania zmysłu dotyku, który może być osłabiony przez choroby lub starzenie się organizmu.
Dotyk jako język emocji
„Gdy mówimy, możemy komunikować się z wieloma osobami jednocześnie, ale dotyk to wyjątkowy sposób skierowania uwagi na jedną konkretną osobę” – mówi Sarah McIntyre, adiunkt w Centrum Neuronauki Społecznej i Aferentnej (CSAN) na Uniwersytecie w Linköping. W swoich badaniach McIntyre skupiła się na tym, jak układ nerwowy koduje i przetwarza sygnały społeczne zawarte w dotyku. Zespół naukowców zdefiniował sześć uniwersalnych wzorców dotyku, które ludzie wykorzystują do wyrażania emocji takich jak radość, miłość, wdzięczność, smutek, uspokojenie oraz próba zwrócenia uwagi. Na przykład uspokajający dotyk to delikatne, powolne głaskanie przedramienia, podczas gdy próba uzyskania uwagi to krótkie, szybkie uderzenia palcem.
Badanie neuronów podczas dotyku
Aby lepiej zrozumieć, jak różne typy neuronów skóry reagują na dotyk, naukowcy zastosowali zaawansowaną technikę zwaną mikroneurografią. Metoda ta, opracowana w Szwecji, pozwala na „podsłuchiwanie” sygnałów wysyłanych przez pojedynczy neuron w czasie rzeczywistym. Podczas eksperymentu badacze testowali różne wzorce dotyku na przedramionach uczestników i rejestrowali aktywność 39 neuronów należących do sześciu różnych typów.
Okazało się, że chociaż wszystkie neurony reagowały na bodźce dotykowe, to dwa konkretne typy neuronów wykazały wyjątkową zdolność do rozróżniania między różnymi wzorcami dotyku. To właśnie te neurony odgrywają kluczową rolę w interpretacji sygnałów społecznych dostarczanych przez dotyk.
Dwa kluczowe typy neuronów
Pierwszy z tych typów to neurony związane z mieszkami włosowymi, zwane z angielskiego „hair follicle afferents”. Reagują one głównie na zmiany, takie jak ruch włosa w skórze, a ich sygnały szybko słabną, gdy bodziec staje się stały. Drugi typ, znany jako wolno adaptujące się neurony typu 2 („slowly adapting type 2”), wysyła trwałe sygnały nawet przy statycznym dotyku, na przykład wtedy, gdy dłoń spoczywa nieruchomo na skórze.
„Zrozumienie, jak różne neurony kodują dotyk, pozwala nam lepiej zrozumieć podstawy funkcjonowania układu nerwowego” – tłumaczy McIntyre. To odkrycie może mieć praktyczne zastosowanie w opracowywaniu protez reagujących na dotyk czy w terapiach przywracających zmysł dotyku u osób z uszkodzeniami nerwowymi.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji
W badaniu wykorzystano również model uczenia maszynowego, stworzony przez naukowców z Uniwersytetu Wirginii i kierowany przez Grega Gerlinga. Model ten był w stanie rozróżnić sześć wzorców dotyku wyłącznie na podstawie sygnałów neuronalnych rejestrowanych w mikroneurografii. Wyniki wskazują, że typ neuronów odgrywa kluczową rolę w dokładności analizy.
„Sztuczna inteligencja pomogła nam uchwycić, jak sygnały neuronów odzwierciedlają różne rodzaje dotyku. Jednak wciąż nie wiemy dokładnie, na jakie właściwości mechaniczne dotyku reagują różne typy neuronów, dlatego kontynuujemy badania w tym kierunku” – dodaje McIntyre.
Zastosowanie w przyszłości
Odkrycia te mogą mieć szerokie zastosowanie – od terapii regeneracyjnych po rozwój zaawansowanych protez, które będą mogły wiernie odtwarzać naturalny dotyk. Wiedza o tym, jak układ nerwowy interpretuje bodźce dotykowe, może również pomóc w pracach nad rozwiązaniami dla osób z zaburzeniami zmysłowymi na skutek chorób bądź wieku.
Badania zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie IEEE Transactions on Affective Computing i były finansowane przez National Science Foundation, National Institutes of Health i Szwedzką Radę ds. Badań.
Choć jeszcze wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi, już teraz wiadomo, że dotyk jest znacznie głębszym i bardziej złożonym sposobem komunikacji, niż mogło się wydawać. Dzięki pracy naukowców, nasze rozumienie tej subtelnej formy interakcji stale się poszerza, otwierając nowe możliwości w medycynie i technologii.
