作为我们身体最大和最突出的器官，皮肤也提供了我们与周围世界最基本的连接之一。从我们出生的那一刻起，它就亲密地参与了我们所有的物理互动。尽管科学家们已经研究触觉，或称为触觉，超过一个世纪，但它的许多方面仍然是一个谜。加州大学圣塔芭芭拉分校的触觉研究员Yon Visell表示，触觉的感觉并不完全被理解，尽管它是我们与世界互动能力的核心。
我们对其他感觉，如视觉和听觉的工作方式有更好的模型，但对触觉的工作方式的理解要少得多。为了帮助填补这一空白，Visell和他的研究团队，包括Yitian Shao和合作者Vincent Hayward在索邦大学，一直在研究触觉感知的物理学——触摸物体如何在皮肤中产生信号，从而塑造我们的感觉。在一项发表在《科学进展》杂志上的研究中，该小组揭示了皮肤的内在弹性如何有助于触觉感知。
他们发现，皮肤远非简单的传感材料，还可以帮助处理触觉信息。为了理解这一重要但鲜为人知的触觉方面，Visell认为，思考眼睛，我们的视觉器官，如何处理光学信息是有帮助的。人类视觉依赖于眼睛的光学系统，将光线聚焦在视网膜上形成图像。视网膜包含光敏受体，将这个图像转化为信息，我们的脑用来分解和解释我们所看到的东西。当我们用皮肤触摸表面时，一个类似的过程展开。
类似于捕捉和聚焦光线到视网膜的结构，如角膜和虹膜，皮肤的弹性将触觉信号分布到皮肤各处的感官受体。基于之前使用安装在手上的微小加速度计阵列来感知和分类由敲击、滑动或抓握等动作产生的振动空间模式的工作，研究人员在这里采用了类似的方法来捕捉手感知环境时产生的振动空间模式。我们使用了一个包含30个三轴传感器的定制设备，轻轻地粘贴在皮肤上，然后我们要求每个实验参与者用他们的手进行许多不同的触觉互动。
研究团队收集了近5000次这样的互动的数据集，并分析了这些数据以解释触觉产生的振动模式如何在手内传播，从而塑造触觉信号中的信息内容。振动模式源于皮肤本身的弹性耦合。团队然后分析了这些模式，以澄清手内振动的传播如何塑造触觉信号中的信息。我们使用了一个数学模型，其中手内感受到的高维信号被表示为少数基本模式的组合。基本模式提供了一个紧凑的词汇表或字典，压缩了信号中信息的大小，使它们能够更有效地编码。
这种分析生成了十几个或更少的原始波模式——手内皮肤的振动，可以用来捕捉手感受到的触觉信号中的信息。这些原始振动模式的一个显著特征是，它们自动反映了手的结构和皮肤中波传播的物理学。弹性在皮肤中起到了非常基本的作用，即使接触发生在小的皮肤区域，也能使成千上万的触觉感官受体参与其中。这使得我们能够使用比其他情况下更多的感官资源来解释我们所触摸的东西。
他们的研究的一个显著发现是，这个过程也使得更有效地捕捉触觉信号中的信息成为可能，Visell说。这种信息处理通常被认为是大脑而不是皮肤完成的。皮肤中机械传输的作用在某些方面类似于内耳在听觉中的机械作用，Visell说。1961年，von Bekesy因他的工作获得了诺贝尔奖，该工作展示了内耳的机械学如何促进听觉处理。
通过将不同频率内容的声音传播到耳朵中的不同感官受体，他们帮助听觉系统对声音进行编码。该团队的工作表明，类似的过程可能构成了触觉的基础。根据研究人员的说法，这些发现不仅有助于我们理解大脑，还可能为未来为截肢者设计的具有类似皮肤弹性材料的假肢提供新的方法。类似的方法也可能有一天被用来通过下一代机器人提高触觉感知。