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L'importanza della pelle che si allunga nella consapevolezza corporea

Il movimento della pelle ci aiuta a capire come ci muoviamo e dove siamo.

Hannes P Saal, M. Rupani, L. D. Cleland

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Indice

Il senso del tatto è fondamentale per come interagiamo col mondo intorno a noi e per come apprendiamo riguardo ai nostri corpi. Un aspetto chiave del tatto è l'allungamento della pelle, che ci fornisce informazioni importanti su ciò che tocchiamo e su come si muove il nostro corpo. Quando tocchiamo qualcosa, anche una piccola deviazione può far reagire i nostri nervi in modo forte. Siamo anche molto sensibili all'allungamento della pelle, anche quando non stiamo attivamente toccando nulla. Questo allungamento ci aiuta a capire dove si trova il nostro corpo nello spazio e come si sta muovendo.

Comprendere l'allungamento della pelle

L'allungamento della pelle avviene quando muoviamo le nostre articolazioni, come le dita o le ginocchia. Quando pieghiamo queste articolazioni, la pelle si allunga e fornisce informazioni utili sulla nostra posizione e sui nostri movimenti. Queste informazioni lavorano insieme ad altri segnali provenienti dal nostro corpo per aiutarci a percepire come ci stiamo muovendo. Alcune terminazioni nervose nella nostra pelle sono specificamente sintonizzate per rispondere a piccole quantità di allungamento. Per esempio, alcune possono rilevare un allungamento della pelle anche solo dell'1% senza alcun movimento aggiuntivo.

Sappiamo che l'allungamento della pelle è importante per percepire i movimenti delle articolazioni, ma abbiamo ancora domande su quanto questo effetto si estenda oltre le articolazioni. Vogliamo anche sapere come funziona l'allungamento della pelle in aree del nostro corpo più complicate, come il tronco (area del torace) o la faccia. La faccia, in particolare, non ha recettori sensoriali tipici, ma l'allungamento della pelle potrebbe avere un ruolo nel sentire dove sono posizionate le nostre caratteristiche facciali.

Riconoscere i limiti nella ricerca

La maggior parte delle ricerche passate si è concentrata su misurazioni unidimensionali dell'allungamento della pelle. Questo approccio perde il quadro completo perché i nostri corpi cambiano forma in tre dimensioni. Allungarsi e comprimersi in modi diversi possono creare una situazione complessa per la nostra pelle. Per avere una comprensione più chiara, abbiamo deciso di usare un nuovo metodo che ci consente di catturare l'allungamento della pelle in diverse aree del corpo, specialmente durante posizioni statiche.

Utilizzando un sistema multi-camera, possiamo catturare immagini dettagliate di schemi di punti casuali applicati sulla pelle. Questo metodo ci permette di assemblare una vista tridimensionale di come la pelle si allunga in diverse aree mentre manteniamo diverse posizioni. Il nostro obiettivo è misurare come varia l'allungamento della pelle e imparare di più sulla sua funzione nella percezione della posizione del corpo e della forma della pelle.

Metodologia di misurazione

L'approccio inizia applicando un motivo di punti casuali a base d'inchiostro sulla pelle. Utilizziamo fotocamere ad alta risoluzione per scattare immagini di questo motivo da più angolazioni. Confrontando queste immagini, possiamo ricreare un modello 3D della superficie della pelle. Calcoliamo quanto si allunga la pelle in diverse direzioni e creiamo mappe dettagliate che mostrano questi schemi di allungamento. Raccogliamo dati da più aree del corpo, inclusi viso, braccia e gambe.

Osservazioni sull'allungamento intorno alle articolazioni

Nella prima parte del nostro studio, abbiamo esaminato attentamente come si verifica l'allungamento della pelle intorno alle articolazioni, come le ginocchia. Studi precedenti suggerivano che l'allungamento della pelle potesse essere percepito anche lontano dall'Articolazione stessa. La nostra analisi ha confermato che piegando il ginocchio, la pelle intorno alla coscia si allunga notevolmente. Per esempio, quando il ginocchio è piegato completamente, vediamo che la pelle vicino al ginocchio può allungarsi di oltre il 60%. Tuttavia, c'è ancora un allungamento evidente anche a 15-20 centimetri sopra la coscia. Questo schema di allungamento è coerente in diverse persone.

È interessante notare che la quantità di allungamento non è la stessa in tutto il giro della coscia. La pelle sul lato interno della coscia si allunga di più rispetto al lato esterno quando pieghiamo il ginocchio. Abbiamo anche studiato come la quantità di allungamento della pelle varia a seconda dell'angolo di flessione del ginocchio. Abbiamo scoperto che anche a piccoli angoli, l'allungamento della pelle era comunque abbastanza significativo, suggerendo che informazioni importanti sulla posizione del corpo sono disponibili anche oltre la pelle proprio all'articolazione.

Schemi di allungamento nel braccio

Abbiamo anche esaminato l'allungamento sul avambraccio quando il polso è flesso. Simile al ginocchio, l'allungamento era maggiore vicino al polso, ma poteva ancora essere misurato più in alto lungo l'avambraccio. La pelle si allungava in diverse direzioni attorno all'articolazione, ma solo lungo alcuni percorsi quando ci allontanavamo. Questo schema era simile a quello che abbiamo osservato sulla coscia.

Allungamento della pelle nel tronco

Successivamente, abbiamo esplorato come si verifica l'allungamento della pelle in aree più grandi come il tronco. A differenza delle articolazioni semplici, il tronco ha movimenti più complessi a causa della colonna vertebrale e del collo. Quando inclinavamo la testa o ci piegavamo di lato, abbiamo scoperto che si verifica un allungamento significativo nelle aree del collo, della schiena e della vita. Per tutti i partecipanti, anche piccoli movimenti producevano valori di allungamento della pelle vicini al 10%, con molti casi che superavano il 20% di allungamento.

Durante questi movimenti, l'allungamento rimane relativamente uniforme tra le diverse regioni. Anche se ci sono leggere variazioni, il modello complessivo mostra che l'allungamento della pelle sul tronco può influenzare grandi aree piuttosto che solo punti specifici.

Schemi complessi di allungamento sul viso

Per comprendere meglio i cambiamenti nei movimenti corporei complessi, ci siamo concentrati sul viso. Le guance, che si muovono attivamente per le espressioni facciali, il parlare e mangiare, mostrano schemi di allungamento della pelle diversi. Durante vari movimenti facciali, come gonfiare le guance o sorridere, abbiamo osservato schemi distinti in come la pelle si allungava.

L'allungamento era maggiore vicino alla bocca in tutte le posizioni e diminuiva man mano che ci si avvicinava all'orecchio. Quando le persone gonfiavano le guance, c'era un evidente rigonfiamento verso l'esterno, portando a certi cambiamenti in come la pelle si allungava. Abbiamo scoperto che rilevare diverse espressioni facciali potrebbe richiedere di comprendere sia l'ampiezza dell'allungamento che come è orientato in diverse direzioni.

Risultati complessivi sull'allungamento della pelle

In tutte le regioni che abbiamo studiato, è diventato chiaro che l'allungamento della pelle è diffuso e spesso complesso. L'allungamento intorno alle articolazioni non è solo localizzato, ma può essere rilevato lontano da dove ci pieghiamo. Anche nel tronco, piegarsi porta a un allungamento uniforme su grandi aree. Il viso, con i suoi movimenti intricati, ha schemi di allungamento unici che forniscono feedback importanti sulle espressioni.

Abbiamo anche notato che l'allungamento attivo della pelle non si verifica solo durante il movimento; può avvenire anche a causa del contatto con altri oggetti, come durante movimenti di presa o scivolamento. Questo può fornire informazioni critiche sulle superfici con cui stiamo interagendo.

Un sistema di feedback multifacetico

Anche se spesso vediamo un allungamento uniforme della pelle tra le aree del corpo, la complessità dell'allungamento varia. Questa complessità suggerisce che l'allungamento della pelle non trasmette semplicemente informazioni unidimensionali. Invece, trasporta una ricca quantità di dati. Il modo in cui la nostra pelle si allunga può fornire indizi sulla forma del nostro corpo e su come sta cambiando.

Per esempio, gonfiare le guance espande l'area della pelle, il che può segnalare al nostro cervello come quell'area si sta modificando. È probabile che il cervello raccolga e utilizzi queste informazioni per comprendere meglio la nostra posizione corporea.

Il ruolo dei nervi e della sensazione

Affinché il corpo utilizzi efficacemente i segnali di allungamento, il sistema nervoso deve reagire ad essi tramite terminazioni nervose speciali sensibili all'allungamento. Studi passati evidenziano che molte di queste terminazioni nervose rispondono bene all'allungamento della pelle. Alcune terminazioni nervose possono identificare cambiamenti di allungamento anche con movimenti minimi, indicativo del fatto che rilevano facilmente il tipo di allungamento che abbiamo studiato.

Queste terminazioni nervose sono cruciali per fornire feedback preciso sullo stato della nostra pelle. Possono adattarsi a diversi movimenti della pelle e inviare segnali continui su come sta funzionando.

Sebbene sappiamo che i meccanorecettori siano essenziali per percepire l'allungamento, potrebbe esserci ancora di più da apprendere su come la direzione di questo allungamento influisce sulla nostra percezione. Comprendere come il cervello interpreta questi segnali sarà fondamentale per svelare l'intero spettro di informazioni contenute nell'allungamento della pelle.

Importanza di questi risultati

La capacità dell'allungamento della pelle di influenzare la nostra percezione ha implicazioni significative. Le variazioni nell'allungamento della pelle possono influenzare la nostra capacità di localizzare oggetti, discriminare tocchi ravvicinati e comprendere le distanze spaziali. Questa interconnessione suggerisce che il nostro modo di percepire il tatto e il movimento coinvolge una relazione complessa tra i diversi sistemi sensoriali.

I nostri risultati evidenziano l'importanza di studiare l'allungamento della pelle in diverse aree del corpo. Comprendendo meglio questi schemi, possiamo ampliare la nostra conoscenza della percezione corporea, delle funzioni della pelle e di come interagiamo con il mondo.

Conclusione: Il futuro della ricerca

In sintesi, la nostra ricerca conferma che l'allungamento della pelle è esteso e complesso in più regioni del corpo. Svolge un ruolo centrale non solo nella percezione del movimento articolare, ma anche nella comprensione di come è posizionato il nostro corpo. Questa conoscenza apre la strada per ulteriori studi sulla relazione tra l'allungamento della pelle e altre funzioni sensoriali, migliorando la nostra comprensione complessiva della consapevolezza corporea e della percezione.

Continuiamo a investigare questi schemi, aprendo la strada a intuizioni più profonde su come i nostri corpi comunicano la loro posizione e movimento attraverso il semplice ma profondo senso del tatto. Questi risultati potrebbero anche informare lo sviluppo di tecnologie in campi come la robotica e la realtà virtuale, dove comprendere il tatto umano gioca un ruolo cruciale.

Fonte originale

Titolo: Local postural changes elicit extensive and diverse skin stretch around joints, on the trunk, and the face

Estratto: Skin stretch, induced by bodily movements, offers a potential source of information about the conformation of the body that can be transmitted to the brain via stretch-sensitive mechanoreceptive neurons. While previous studies have primarily focused on skin stretch directly at joints, here we investigate the extent and complexity of natural skin stretch across various body regions, including the face and trunk. We used a quad-camera setup to image large ink-based speckle patterns stamped on participants skin and calculated the resulting stretch patterns on a millimeter scale during a range of natural poses. We observed that skin stretch associated with joint movement extends far beyond the joint itself, with knee flexion inducing stretch on the upper thigh. Large and uniform stretch patterns were found across the trunk, covering considerable portions of the skin. The face exhibited highly complex and non-uniform stretch patterns, potentially contributing to our capacity to control fine facial movements in the absence of traditional proprioceptors. Importantly, all regions demonstrated skin stretch in excess of mechanoreceptive thresholds, suggesting that behaviorally relevant skin stretch can occur anywhere on the body. These signals might provide the brain with valuable information about body state and conformation, potentially supplementing or even surpassing the capabilities of traditional proprioception.

Autori: Hannes P Saal, M. Rupani, L. D. Cleland

Ultimo aggiornamento: 2024-10-22 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.21.619390

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.21.619390.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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