Ученые выяснили, зачем нужны влажные кончики пальцев

Если вы примат, или коала, у вас есть нечто иное, чем у других животных: отпечатки пальцев. Новое исследование объясняет, как наши отпечатки пальцев помогают нам удерживать предметы, с которыми мы соприкасаемся, — и все это связано с регулированием влажности.

До сих пор не было полностью ясно, как на самом деле нам помогают выступы отпечатков пальцев и более высокая плотность потовых желез под ними. Исследователи решили исследовать это с помощью передовой технологии лазерной визуализации и обнаружили тонко настроенную систему, контролирующую, насколько влажными или сухими являются наши кончики пальцев.

Это означает, что наши пальцы способны реагировать на различные типы поверхностей, к которым они прижимаются, делая хватку максимально прочной с любым предметом, от телефона до стакана с молоком, и предотвращая катастрофическое скольжение, когда мы теряем возможность удержания объектов.

«У приматов образовались эпидермальные гребни на руках и ногах», — говорит инженер-химик Майк Адамс из Университета Бирмингема в Великобритании. «Во время контакта с твердыми предметами выступы отпечатков пальцев важны для захвата и точного манипулирования.

Они регулируют уровень влажности от внешних источников или потовых пор, так что трение становится максимальным, и мы избегаем катастрофического скольжения и удерживаем смартфон. Вы также можете почитать о том, почему только 10% человек на Земле — левши.

Лазерное сканирование крупным планом шести трогающих стекло мужчин-добровольцев показало, что когда кончики пальцев соприкасаются с твердыми непроницаемыми поверхностями, выделяется дополнительная влага, увеличивающая трение и сцепление. Однако поры для пота в конечном итоге перекрываются, чтобы избежать слишком скользких контактов.

Эта техника блокировки пор сочетается с ускоренным процессом испарения, контролируемым выступами отпечатка пальца. Процесс вступает в игру, когда необходимо удалить излишнюю влагу — опять же, с конечной целью сохранения прочного контакта между пальцем и предметом.

Работая вместе, два биологических механизма могут адаптироваться к поверхностям, независимо от того, были ли наши пальцы влажными или сухими: они обеспечивают кератиновый слой кожи с нужным количеством влаги. Это дает нам навыки, которых нет у животных с гладкими руками и ногами.

«Этот двойной механизм управления влажностью предоставил приматам эволюционное преимущество в сухих и влажных условиях, дав им способности к манипулированию и передвижению, недоступные другим животным, таким как медведи и большие кошки», — говорит Адамс.

Текстуры отпечатков пальцев уже давно связаны с лучшим захватом, и в предыдущих исследованиях изучались различия во влажности, но теперь мы знаем гораздо больше о том, как наши пальцы контролируют поток влаги, особенно когда речь идет о прикосновении к твердым гладким поверхностям.

Помимо знания новых фактов о человеческом теле, это исследование поможет дизайнерам продуктов в разработке гаджетов, с которыми люди должны взаимодействовать, например смартфонов. В дальнейшем результаты могут способствовать развитию протезных конечностей и роботизированного оборудования, а также устройств, которые используются для исследования виртуальной реальности (где может потребоваться моделирование ощущения прикосновения).

«Понимание влияния трения подушечек пальцев поможет нам разработать более реалистичные тактильные датчики», — говорит Адамс. «Например, приложения в робототехнике и протезировании, а также системы тактильной обратной связи для сенсорных экранов и сред виртуальной реальности».