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触覚解説 まとめ
- 4. 粗さの知覚機序
- 5. マクロ刺激 • 数百μm ～over 1mm • 押し当てて知覚する • 圧力（皮膚変形）の空間分布を知覚 • spatial coding • メルケル小体によって実現 • 静的な変位や圧に感応 • ほかにも • 受容単位の平均的活動(intensive coding) • 圧の時間変化(temporal coding) • 例: プローブ越しでも知覚できる
- 6. ミクロ刺激 • 数百nm～数百μm • 擦って知覚する • 皮膚の振動や動的なふるまいを知覚 • マイスナー小体とパチニ小体によって実現 • 皮膚の振動に選択的に応答 • 知覚は擦る速度に依存しない • 周波数 ＝ 時間的情報 • temporal coding • 特に細かな表面粗さ(1kHz以上) • 皮膚変形の大きさそのもの • Intensive coding
- 7. 硬軟の知覚機序
- 8. 硬軟とは？ • 物理的な硬さの指標 • 物体構造による剛性(例: ばね定数) • 自己受容感覚で知覚 • 材料による弾性係数(例: ヤング率) • 皮膚感覚で知覚 • ヒトはどちらを知覚しているか • Bergmann TiestとKappersの実験 • 厚さ(見かけのばね定数)とゴムの柔 らかさ(ヤング率)の両方で判断 • 両方の感覚を組み合わせている • Weber比(相対弁別閾値)は約15%
- 9. 硬軟とは？ • Friedmanらの実験 • マグニチュード推定法 • 自由にゴムを押す • 自己受容感覚と皮膚感覚 • 指を固定してゴムを押しつける • 皮膚感覚のみ • 指腹よりも柔らかいとき • 皮膚感覚が圧倒的に主体的 • 指腹よりも固いとき • 自己受容感覚と皮膚感覚の組み合わせ
- 10. 皮膚感覚 • 皮膚変形 → 柔らかさ情報 • どんな情報を使っているかよくわかって いない • 皮膚と物体との接地面積と圧分布が関係し ているのは確か • 機械受容器はどれか • 押し付けを維持 • 遅順応 • メルケル小体？ • 皮膚の動的な変形 • 速順応 • マイスナー小体？
- 11. 定式化 • Hertzの接触理論 • 均質な物質が小変形する場合を仮定 • 指の大局的な挙動を理解するには十分 荷重𝑤で接触するとき ヒトの指の押し付けの場合，𝑤, 𝑟は既知ゆえ，接地面の半径𝑎から有効 弾性係数𝐸∗が推定できる．
- 12. 定式化 ここで，𝐸∗は指及び平面の縦弾性係 数𝐸𝑓, 𝐸 𝑜とそれらのポアソン比ν 𝑓, ν 𝑜によって で与えられ，ポアソン比は高々0.5で 通常はさらに小さいので とできる． →𝐸𝑓, 𝐸 𝑜のうち小さい（硬い）ほうが𝐸∗を支配的に決定 する． →指腹よりも硬いものに関しては，指腹の変形(押し付 け)から弾性係数を推定するのが困難
- 13. 減衰固有振動 • 指腹よりも硬い物体 • 軽くたたく，タップ • 物体を叩いたときに生じる振動 • 振幅 • 振動周波数（剛性） • 減衰比（減衰係数） • ヒトの知覚 • 振動周波数 • 高 → 硬 • エネルギー保存 跳ね返す • 減衰係数 • 高 → 硬 • エネルギー保存なし 熱に変換される
- 14. まとめ • 柔軟球は硬平板と同じ皮膚変形を起こす • 上表の硬さ小の知覚が働く • しかし，実際の硬平板はタップ振動（上表 の硬さ大）で知覚しているはず • 錯覚が起こらない原因 • 振動がないから？ • 深部感覚が同じでないから？
- 15. 摩擦の知覚機序
- 16. 粗さとの関係 • 摩擦 ＝ 粗さ？ • 条件によっては独立した次元として知覚 される • 算術平均粗さが1μm以下 • 凝着が支配的になる • 粗くなるほど指の真実接触面積が減り 摩擦が減る • 算術平均粗さが10μm以上 • 指と平面の凹凸がかみ合い皮膚変形 が起こる • 粗さ知覚と摩擦知覚は別々に議論するべき
- 17. 柔らかさとの関係 • 凝着摩擦 接触面積Aの凝着がせん断強度τで破壊される Hertzの接触理論より →有効弾性係数𝐸∗ が分母にある →𝐸∗ が小さい ＝ 柔らかい物体ほど接触 面積が大きくなり摩擦が増える
- 18. 感覚器 • 摩擦”力” • 自己受容感覚 • 皮膚変形 • 皮膚感覚 • 線形合成モデル • 重み𝑤𝑡, 𝑤 𝑝は力の大きさによって自動調節される • 摩擦知覚に特化した機械受容器は存在しない
- 19. 皮膚変形 • 準静的な皮膚変形 • せん断方向の力による指腹の せん断変形（スキン・ストレッチ） • 神経情報にコーディング可能 • 動的な皮膚変形 • スティック・スリップ現象 • 最大静摩擦力と動摩擦力の差 に由来 • 動き出す瞬間に数十～数百Hz の振動が生じる • 固着面積の減少パターン • 指と素材の摩擦力に依存
- 20. 温冷の知覚機序
- 21. 温冷感とは？ • ヒトの知覚 • 温度そのものというより熱の 伝わりを温冷感と知覚する • 関連する物理量 • 熱抵抗 • 1Wの熱が移動するために必 要な温度差 • 接触直後の熱移動速度の最大値 • 知覚とより対応する • 冷線維の反応は３～５秒ほど で急速に収束 • 指の温度変化も2秒ほどで収 束
- 22. 受容体 • 冷点，冷線維，温点，温線維 • 温点 ＜ 冷点 • 温線維の伝達速度 ＜ 冷線維の 伝達速度 • TRPイオンチャンネルが関与 • TRPイオンチャネル • 限られた温度帯に反応 • 皮膚が意表のケラチノサイト にも存在（特に温刺激に反応 するもの） • 特定の化学物質にも反応
- 23. まとめ
- 24. まとめ