我们可能终于明白拥有湿润、有纹理的指尖的意义
(自制柯基犬/盖蒂图片社)
如果你是灵长类动物或考拉(你好,考拉读者!),与其他动物相比,你有一些不同的东西:指纹。现在,一项新的研究解释了我们的指纹如何帮助我们牢牢抓住我们所接触的表面——而这一切都与调节湿度有关。
到目前为止,我们还不完全清楚指纹脊及其下方更高密度的汗腺实际上如何帮助我们。研究人员决定使用先进的激光成像技术对此进行研究,并发现了一个精细调节的系统来控制我们指尖的湿润或干燥程度。
这意味着我们的手指能够对它们所接触到的各种类型的表面做出反应,使从手机到雨伞的所有东西的抓握力尽可能强,并防止我们失去物体时发生“灾难性的滑倒”。
“灵长类动物的手和脚上已经进化出了表皮脊,”化学工程师迈克·亚当斯说来自英国伯明翰大学。 “在与固体物体接触时,指纹脊对于抓握和精确操作非常重要。
“它们调节来自外部来源或汗孔的湿度水平,从而使摩擦力最大化,我们可以避免灾难性的滑倒并保持智能手机的状态。”
六名男性志愿者触摸玻璃的特写激光成像显示,当指尖接触坚硬、不透水的表面时,会释放出额外的水分,从而增加摩擦力和抓力。然而,汗孔最终会被堵塞,以避免接触太滑。
这种汗孔阻塞技术与加速蒸发过程相结合,由指纹的脊线控制,当需要去除过多的水分时,蒸发过程就会发挥作用——同样,最终目的是保持手指和物体之间的牢固接触。
两种生物机制共同作用,无论我们的手指最初是湿的还是干的,都能够适应表面:它们提供了角蛋白皮肤层补充适量的水分。这给了我们手脚光滑的动物所不具备的技能。
“这种管理水分的双重机制为灵长类动物提供了在干燥和潮湿条件下的进化优势——赋予它们其他动物(例如熊和大型猫科动物)所不具备的操纵和运动能力,”亚当斯说。
指纹脊线长期以来一直与更好的抓地力, 和以前的研究我们已经研究了湿度的变化,但现在我们对调节手指如何控制湿度流动的系统有了更多的了解,特别是在触摸坚硬、光滑的表面时。
除了告诉我们更多关于人体的信息之外,这项研究还可能帮助产品设计师设计出人类需要交互的小工具,例如智能手机。
进一步来说,这些发现甚至可能有利于假肢和机器人设备的抓握力的发展,以及用于探索虚拟现实环境的设备(其中可能需要模拟触觉)。
“了解指垫摩擦的影响将有助于我们开发更真实的触觉传感器,”亚当斯说。 “例如,机器人和假肢中的应用以及触摸屏和虚拟现实环境的触觉反馈系统。”
该研究发表于美国国家科学院院刊。