Отпечатки пальцев человека

Почему у человека есть отпечатки пальцев? До сих пор на этот детский вопрос отвечали предположительно, исходя из общего здравого смысла. Считалось, что папиллярные линии улучшают чувствительность пальцев или что они, увеличивая трение, помогают пальцам удерживать предметы. Французские ученые смогли ответить на этот вопрос, опираясь на факты, а не логику. Их исследование показало, что отпечатки пальцев увеличивают чувствительность кожи в сто раз. Регулярные линии отпечатков работают как частотный фильтр, в результате тактильным рецепторам передается сигнал в оптимальном диапазоне восприятия.

У человека тактильное восприятие идет по двум каналам. По первому каналу передается информация о грубозернистой текстуре, с размером неровностей от 200 микрометров (0,2 мм). Эту информацию воспринимают медленно адаптирующиеся механорецепторы. Они оценивают давление и размер области контакта пальцев и исследуемой поверхности. Другие рецепторы — быстро адаптирующиеся — ощущают тонкую текстуру. Они реагируют на скорость смещения неровности относительно определенной точки кожи. Наиболее восприимчивыми рецепторами этого типа являются так называемые тельца Пачини (Pacinian corpuscles), названные по имени открывшего их итальянского анатома Филиппо Пачини (Filippo Pacini); иногда их еще называют тельца Фатера–Пачини. Их чувствительность настолько высока, что они могут ощутить сдвиг пальца на 0,0025 мм. Тельца Пачини реагируют на возникающую в коже вибрацию; оптимальная для восприятия частота составляет около 250 Гц, а область воспринимаемых частот невысока. Специалисты по биомеханике из Высшей нормальной школы в Париже задались вопросом: как же широкий размах частот кожной вибрации воспринимается тельцами Пачини, настроенными на узкий частотный диапазон?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые построили модель кончика пальца — сенсор шириной 0,5 мм со специальным резиноподобным покрытием, воспринимающий, как и тельца Пачини, изменение давления. Механические характеристики сенсорного покрытия были идентичны свойствам человеческой кожи на кончиках пальцев. Один вариант «кожи» был гладким, а другой — покрыт папиллярными линиями, повторяющими структуру и частоту линий на пальцах. Теперь осталось только провести эксперименты с двумя вариантами кожи и сравнить, насколько линии влияют на восприятие сенсора. В эксперименте сенсор был жестко закреплен на станине. По поверхности искусственной кожи двигался кусочек стекла с вытравленными неупорядоченными тонкими штрихами. Скорость движения и давление на «кожу» были примерно такими же, как при исследовании текстуры пальцами.