Просто осязание

Это трогательное описание. Но какова функция отпечатков пальцев (и отпечатков ладоней, пальцев ног и подошв) с биологической точки зрения? Давняя гипотеза утверждает, что они помогают лазать и хватать, но эта идея была оспорена. Когда измерили трение между кончиком пальца и гладкой сухой поверхностью, обнаружили, что, вопреки ожиданиям, отпечатки пальцев снизили эффективность захвата примерно на 30 процентов. Однако, если поверхность влажная или шероховатая, отпечатки пальцев увеличивают трение и стабилизируют захват. В этом отношении они напоминают автомобильные шины: гоночные авто, которые сталкиваются только с гладкими сухими трассами, оснащены гладкими шинами, чтобы максимально увеличить площадь контакта между шиной и дорожным полотном и тем самым обеспечить максимальное сцепление. Напротив, легковые автомобили, как правило, движутся по мокрым и неровным поверхностям, и в этих условиях шины с канавками, прорезанными для отвода воды от зоны контакта, превосходят их.

Рисунок 2.2. Отпечатки пальцев человека, коалы и шимпанзе практически неразличимы. Эволюционные пути человека и коал разошлись, по крайней мере, 70 миллионов лет назад, но люди и коалы имеют общие отпечатки пальцев, в то время как другие виды, являющиеся близкими родственниками коал, их не имеют

Отпечатки пальцев не являются исключительно человеческой прерогативой: у коал, горилл и шимпанзе они тоже есть (рисунок 2.2). И даже для приматов они не уникальны. На самом деле, они характерны для многих видов млекопитающих. В Австралии они есть у коал, но не у их близких родственников – волосатоносых вомбатов или других лесных жителей – древесных кенгуру. Отпечатки пальцев обнаружили у североамериканских ласк, но не у других членов этого семейства. В настоящее время нет уверенности в том, что наличие отпечатков пальцев у конкретного вида связано с его хватательным поведением. Несмотря на их символическое значение, мы до сих пор не знаем, для чего нужны отпечатки пальцев.

Принято считать, что морщинистые подушечки пальцев после принятия ванны – результат процесса, при котором вода постепенно поглощается мертвыми клетками кожи рогового слоя. Однако это мнение было опровергнуто в 1936 году. Ключевое наблюдение, связанное с этим феноменом, заключается в том, что морщины на пальцах рук и ног не возникают, если электрические сигналы, поступающие от спинного мозга к коже, прерываются из-за разрыва нерва или применения препарата, блокирующего нервные сигналы. В частности, реакция морщин требует ответвления подсознательной вегетативной нервной системы, называемого симпатическим оттоком.

Марк Чанцизи и его коллеги из 2AI Labs предположили, что, как и отпечатки пальцев, морщинки нужны, чтобы увеличить сцепление на мокрой поверхности. Исследователи отмечают морщинки у макак и шимпанзе и предполагают, что они обеспечивают адаптацию приматов к влажным скользким условиям. В поддержку этой гипотезы Кириакос Кареклас и его коллеги из университета Ньюкасла показали, что подопытные с морщинистой кожей пальцев могли переносить влажные шарики из одного контейнера в другой значительно быстрее, чем их собратья с пальцами без морщинок. Однако морщинистые пальцы не дают никаких преимуществ при работе с сухими шариками.

Как расположены специальные сенсорные датчики на коже и как это влияет на наше тактильное восприятие? Чтобы исследовать вопрос, давайте рассмотрим ежедневную работу, которую выполняют наши руки, и разложим ее составляющие. Допустим, вы опаздываете на просмотр фильма и с облегчением обнаруживаете свободное место для парковки возле кинотеатра. Стоя перед механическим парковочным счетчиком старого образца, вы видите, что он принимает монеты только одного достоинства. Вы начинаете рыться в карманах в поисках нужной монеты, пытаясь обнаружить ее среди прочего барахла. Вы исследуете содержимое карманов, пробуя каждый предмет наощупь, пока не найдете монету, достанете ее и вставите в щель автомата. Затем вы берете ручку и поворачиваете. Поворачивая ее, вы чувствуете правильное движение механизма в сцеплении автомата, вибрацию падающей монеты внутри и, наконец, скручивающую силу, когда ручка поворачивается, чтобы вернуться в исходное положение.

Это элементарная задача, мы выполняем ее почти автоматически, с минимальными умственными усилиями, и все же по сложности алгоритма она превосходит программу любого современного робота. Следовательно, даже простые тактильные задачи требуют обширного потока информации (а также расчетов относительно физики нашего тела и внешнего мира). Оплачивая парковку, мы опираемся на четыре основных типа сенсорных датчиков и связанных с ними нервных волокон, встроенных в гладкую кожу кончиков пальцев.