Коли дотик зменшується, журнал CNRS Le
Ти тут
Ви коли-небудь чули про гіпестезію? Можливо, ні. За цим медичним терміном ховається мало відоме зло: зниження тактильної чутливості. Як і слух чи зір, відчуття дотику порушується з віком або певними захворюваннями. Явище далеко не тривіальне, оскільки воно зачепило б принаймні кілька сотень тисяч людей у Франції. І все ж, зауважує Марсель Крест із Центру досліджень нейробіології та нейрофізіології в Марселі (CRN2M) 1, "тактильний дефіцит у нашому суспільстві тільки починає враховуватися".
Парадоксальна ситуація, коли ми знаємо, що дотик особливо важливий для нашої автономії. Це відчуття, яке дозволяє нам сприймати тертя, тиск, розтягування та інші контакти, що чиняться на шкіру, звичайно, допомагає нам ідентифікувати та маніпулювати предметами навколо нас. Але й ходити - щоб залишатися в рівновазі, потрібно відчувати землю ногами - або їсти, сприймаючи їжу ротом. Не забуваючи, що це відіграє ключову роль у наших соціальних відносинах і в нашій сексуальності.
Незалежно від того, чи погіршується гострота дотику, і тому такі складні жести, як написання, захоплення монет або навіть визначення текстури одягу, стає набагато складнішим. Або ще гірше, ризик травмування зростає. Наприклад, занадто сильно торкаючись гострого предмета, зовнішній вигляд якого ви не сприймаєте перед тим, як порізатися.
Вирішальна роль механорецепторів
Щоб зрозуміти, як змінюється дотик, нам слід повернутися до того, як працює цей сенс. Це здійснюється за допомогою шести типів спеціалізованих структур, розподілених у шкірі, які випромінюють нервовий сигнал у відповідь на механічні деформації: механорецептори. У чоловіків саме в руках їх найбільше. Потім усі ці сигнали рухаються по сенсорних нервах до мозку, де вони інтерпретуються.
Кожен тип механорецепторів відіграє різну роль, коли ми відчуваємо предмети. Двоє з них реагують, як тільки шкіра стимулюється, а потім швидко зупиняються, навіть якщо стимуляція триває. Це тільця Мейснера і тільця Пачіні. Перші особливо чутливі до ковзання предметів на шкірі, тоді як другі виявляють початок і кінець тиску. Двоє інших реагують, поки шкіра стимулюється. Це диски Меркель, які розповідають нам про форму та текстуру об’єктів, що зазнали впливу, та корпускули Руффіні, роль яких досі недостатньо зрозуміла.
"У міру того, як ви старієте, кількість механорецепторів зменшується", - пояснює Беренгер Фромі з Інституту біології та хімії білка2 в Ліоні. Одночасно пошкоджуються нервові волокна, які зв’язані з цими рецепторами, що уповільнює передачу нервових імпульсів. "Результат: ми почуваємося слабше, і важче розрізнити шкірні подразники, реагуючи повільніше на ці подразники.
Затримка втрати дотику
І наслідки віку на цьому не закінчуються. "З віком шкіра розслабляється і втрачає еластичність", - пояснює Хасан Захоуані з Лабораторії трибології та динаміки систем3 у Ліоні. Однак механічні властивості шкіри необхідні для нормального функціонування дотику. "Насправді, коли ви торкаєтесь предмета пальцем, шкіра вібрує. І саме ці вібрації потім будуть збуджувати механорецептори.
Ліонський дослідник разом зі своєю командою детально вивчає цей механізм. Для цього вчені направляють струмінь повітря на пальці добровольців, який деформує їх шкіру, потім вони використовують лазерний швидкісний вимірювач для вимірювання швидкості поширення хвиль, що утворюються таким чином на поверхні пальця. Ці експерименти виявили4, що для старшої шкіри вібрація поглинається набагато більше, ніж для молодої шкіри, що призводить до меншого збудження сенсорних рецепторів. Це відкриття показує важливість профілактики, щоб якомога більше затримати появу дефіциту дотику. Простий факт прийняття здорової дієти або навіть регулярного нанесення зволожуючого крему на шкіру дозволяє їй довше залишатися стійкою та підтягнутою, і таким чином підтримувати тактильну гостроту.
Результат також може бути використаний для розробки ортезів. Закрити Ортез - це пристрій, що компенсує відсутність або недостатність функції. Він відрізняється від протеза, який замінює відсутній елемент. тактильний для посилення механічної стимуляції. Починають з’являтися такі системи, як ці матеріали з шипами, які в даний час розробляються японськими дослідниками, щоб більш інтенсивно відчувати текстуру об’єкта. Вони могли одного разу призвести до розробки сенсорних рукавичок.
Коли хвороба втягується.
Хоча похилий вік є основною причиною порушення дотику, наслідки в цьому випадку рідко бувають катастрофічними. "З іншого боку, коли на дотик раптово впливає проблема зі здоров'ям, ситуація стає більш тривожною", - говорить Марсель Крест. Певні патології дійсно можуть призвести до повної втрати чутливості шкіри в певних місцях оболонки нашого тіла. "
Але що це за хвороби, які порушують тактильний сенс? "Немає специфічних на дотик захворювань", - говорить нейробіолог. Тактильний дефіцит - лише один із симптомів більш загального стану. По-перше, існують захворювання, які впливають на стан шкіри, наприклад, діабет. У цьому випадку надмірна кількість цукру в крові погіршує як нервові волокна, так і сенсорні рецептори, які потім працюють слабше. Існують також захворювання, які будуть особливо впливати на сенсорні волокна, такі як нейродегенеративні захворювання, такі як розсіяний склероз.
Інша можлива причина втрати тактильної чутливості - пошкодження нервів, що уповільнює проходження нервових імпульсів до мозку, наприклад, синдром зап’ястного каналу. У цьому випадку здавлення серединного нерва в зап’ясті впливає на дотик пальців. Цей синдром може з’явитися після перелому зап’ястя, але він також вражає деяких працівників, які повторюють ручну діяльність (секретар, касир тощо).
Нарешті, втрата дотику може спричинити пошкодження мозку, наприклад, спричинене інсультом. В даному випадку йдеться про інтерпретацію сенсорних повідомлень.
Оцініть ефективність дотику
Сьогодні в більшості з цих ситуацій діагностика тактильного дефіциту, на жаль, проходить дуже погано. Треба сказати, що для лікарів терміновість полягає перш за все у лікуванні своїх пацієнтів, а не в боротьбі з побічними ефектами хвороби. Крім того, інструменти для вимірювання тактильної чутливості, що використовуються в даний час, є дещо елементарними: вони полягають, наприклад, у нанесенні на поверхню шкіри все більш товстих капронових ниток або навіть у виконанні напружень на дві точки ближче і ближче. Ці інструменти далеко не досягають рівня точності тих, що використовуються для перевірки зору чи слуху.
Але все ось-ось зміниться. У лабораторіях дослідники розробляють стандартизовані методи точної оцінки ефективності дотику. Таким чином, в рамках програми Défisens (читайте редакцію нашого файлу), однією з основних проблем CNRS щодо недостатності сприйняття, фізики, нейробіологи та нейропсихологи розробили точні тести дотику, які вони проводять в даний час на "нормальних" людях.
Для трьох різних типів текстур - слизької або блокуючої, волокнистої та піднятої - яких вони торкаються пальцями, волонтери повинні розрізняти п’ять рівнів чутливості. Це враховує як опис сприйнятих людьми відчуттів, вимірювання тертя та вібрацій пальців, так і запис електричної активності їх чутливих нервів.
Впродовж 2014 року цього разу саме пацієнти, які страждають від дефіциту дотику, будуть оцінюватися цим методом під відповідальністю лікарів-реабілітологів. "Ці комплексні тести дозволять нам точно виміряти ступінь втрати тактильної чутливості та тип пошкоджених сенсорних рецепторів", пояснює Марсель Крест, співголова проекту.
Імітуйте текстури
І, щоб піти ще далі, певні групи дослідників зараз розробляють пристрої, здатні імітувати тактильні відчуття. "Реальні текстури мають недоліки в точній кількісній оцінці тактильного дефіциту, оскільки надзвичайно важко контролювати їх ступінь тонкості, коли вони виготовляються", - сказав Вінсент Хейворд, Інститут інтелектуальних систем та робототехніки5 в Парижі. Це не так у випадку з електромеханічними системами, які ми розробляємо в нашій лабораторії: ці прилади відтворюють складний спосіб вібрації пальця, коли ми торкаємось предмета. Поклавши палець на цей пристрій, ви зможете імітувати всілякі текстури з великою реалістичністю та великою точністю. "
Команда Марселя Креста це зрозуміла: все ще в рамках свого проекту дослідники готуються використовувати такий тактильний симулятор для вимірювання дефіциту дотику у здорових суб'єктів та пацієнтів. Він називається Stimtac6, він складається з металевої пластини, що нагадує тачпад ноутбука, на який ви кладете палець. Потім пластинка анімується більш-менш інтенсивною вібрацією, щоб відновити відчуття більш-менш слизького контакту. А для імітації різних текстур амплітуда цієї вібрації потім модифікується відповідно до положення пальця.
Маючи в руках точний діагноз, ми можемо перейти до наступного кроку: перевиховання почуття дотику в надії повністю відновити його. Оскільки, як зазначає Марсель Крест, "ми тепер знаємо, що стимулюючи тактильний сенс досить рано на ділянках шкіри, ми сприяємо відростанню сенсорних нервів або уповільнюємо їх дегенерацію. І ми також знаємо, що якщо ми не попросимо цю частину шкіри, відповідна область мозку, яка обробляє інформацію, пов’язану з дотиком, буде використана для інших ділянок шкіри ".
Таким чином, кожен пацієнт буде стимульований цілеспрямовано відповідно до ступеня його тактильної втрати та типу порушених механорецепторів. І засоби реабілітації будуть такими ж, як і ті, що використовуються для діагностики. "Перевага такого пристрою, як Stimtac, полягає в тому, що ти можеш створювати всі види відчуттів за допомогою одного пристрою, який є портативним, навіть на нерухомих частинах тіла після перелому. Наприклад", зазначає Марсель Крест.
У майбутньому літні люди могли б також скористатися цією технологією: вбудована в екран сенсорного планшета, це дало б можливість реалізовувати своє відчуття дотику у цікавій формі, щоб запобігти його максимальному зменшенню.
Недавнє відкриття
Поряд з усіма цими зусиллями щодо поліпшення стану людей з порушеннями тактильної чутливості, вчені також намагаються краще зрозуміти основоположні принципи, що стосуються контакту. Порівняно новий підхід. "До десяти років тому мало хто з дослідників працював над цим значенням, яке зараз відчуває справжній пожвавлення інтересу", - говорить Вінсент Хейворд. Треба сказати, що експерименти з вивчення дотику є більш складними у виконанні, ніж для зору. "Раптом фізичні основи цього механічного почуття тільки починають розшифровуватися.
Те саме стосується і біології: фізіологічні процеси, що виникають при дотику, ще далекі від того, щоб розкрити всі їхні секрети. Таким чином, лише в 2010 р. Дослідники, включаючи Бертрана Косте, який зараз працює в CRN2M, вперше виявили у людини в механорецепторах один із білків, відповідальних за перетворення механічної сили в нервовий сигнал. З тих пір у цій галузі були досягнуті інші великі успіхи. Починаючи з відкриття Беренжером Фромі у 2012 році у співпраці з іншими дослідниками білка, який викликає розширення судин шкіри в умовах, коли вона знаходиться під тиском.