如果你是灵长类或考拉(你好,考拉读者!),你与其他动物相比有一个不同之处:指纹。现在,一项新研究解释了我们的指纹如何帮助我们保持与接触表面的抓握力——这一切都与调节水分有关。
直到现在,还不完全清楚指纹脊和其下方更高密度的汗腺如何帮助我们。研究人员决定使用先进的激光成像技术来研究这一点,并发现了一个精细调节的系统,控制我们的指尖是湿润还是干燥。
这意味着我们的手指能够对它们所接触的各种表面类型做出反应,使抓握力尽可能强,无论是手机还是雨伞,并防止我们在失去物体抓握时的“灾难性滑脱”。
英国伯明翰大学的化学工程师Mike Adams说:“灵长类动物在手和脚上进化出了表皮脊。在接触固体物体时,指纹脊对于抓握和精确操作很重要。它们调节来自外部来源或汗孔的水分水平,以便最大化摩擦力,避免灾难性滑脱,并保持对智能手机的抓握。”
对六名男性志愿者触摸玻璃的近距离激光成像显示,当指尖接触到坚硬、不透水的表面时,会释放额外的湿气以增加摩擦力和抓握力。然而,汗孔最终会被堵塞,以避免过于滑腻的接触。
这种汗孔堵塞技术与指纹脊控制的加速蒸发过程相结合,当需要去除过多水分时,这一过程就会发挥作用——同样,最终目的是保持手指与物体之间的牢固接触。
这两种生物机制共同作用,能够适应表面,无论我们的手指最初是湿润还是干燥:它们为角质皮肤层提供了适量的水分。这给了我们平滑手和平滑脚动物所没有的技能。
Adams说:“这种双机制管理水分的方式在干燥和湿润条件下为灵长类动物提供了进化优势——赋予它们其他动物(如熊和大猫)所不具备的操作和运动能力。”
指纹脊长期以来与更好的抓握力有关,之前的研究已经考察了水分的变化,但现在我们更了解那个调节我们手指控制水分流动的系统——特别是在接触坚硬、光滑表面时。
除了告诉我们更多关于人体的信息,这项研究还可能帮助需要设计人类需要与之交互的设备的产品设计师,例如智能手机。
在更远的将来,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)。
Adams说:“理解手指垫摩擦的影响将帮助我们开发更真实的触觉传感器。例如,在机器人、假肢和触摸屏及虚拟现实环境的触觉反馈系统中的应用。”
这项研究已发表在《美国国家科学院院刊》上。