Aby zrozumieć ludzką postawę dwunożną, należy wiedzieć, gdzie znajdują się receptory na podeszwie stopy. Ta mapa jest prostym i jednocześnie pouczającym sposobem, aby dowiedzieć się więcej o ludzkiej stopie i jej różnych skórnych mechanoreceptorach. Można tu znaleźć informacje o lokalizacji, funkcji i rozmieszczeniu każdego receptora w podeszwie stopy. Omówiono również progi aktywacji, rozmieszczenie i funkcje.
Progi aktywacji
Progi aktywacji receptorów na skórze stopy zostały zmierzone przy użyciu ręcznego przetwornika siły. Pomiarów tych dokonywano poprzez kontrolowane rozciąganie skóry podeszwowej. Poziomy rozciągania były następnie porównywane z aktywnością wyładowań. Wyniki tego badania sugerują, że poziomy progowe dla różnych typów receptorów nie są jednolite. Może to wynikać z różnic w gęstości receptorów na skórze stóp. Badanie to podkreśla również różnice we wrażliwości pomiędzy dłońmi i stopami.
Progi aktywacji dla receptorów skórnych na podeszwach stóp są wyższe niż na skórze dłoni. Wykazują one wyższe progi wrażliwości dla monofilamentów i wibracji o częstotliwości 40 Hz. Ponadto, nie wykazują one aktywności tła, gdy znajdują się w pozycji nieobciążonej. Wyniki te sugerują, że receptory podeszwowe stóp mogą być zaangażowane w kontrolę ruchu i równowagi w pozycji stojącej. Progi aktywacji dla receptorów skóry stóp są wyższe niż dla innych regionów ciała i są bardziej wrażliwe na nacisk.
Dystrybucja
Dystrybucja receptorów na stopach została określona poprzez pomiar liczby skórnych afferentów. Za krytyczne obszary stóp uznano boczną granicę, piętę i przednią część stopy. Mediana pól receptywnych wynosiła od 38 do 127 mm2. Jednostki
FAII miały najniższe progi (5 mN) i najwyższe progi (115 mN), natomiast SAIs miały progi wyższe i pośrednie. Progi obu typów wynosiły około 12 mN zarówno dla dłoni, jak i stóp. W dalszej kolejności progi nie były podobne. Rozmieszczenie receptorów na stopach jest główną barierą dla błędu ludzkiego. Wyniki te podkreślają znaczenie właściwego treningu dla zwiększenia jakości czucia w stopach.
Funkcja
Receptory skórne na stopach przyczyniają się do kontroli ludzkiej lokomocji i postawy. Naukowcy zmierzyli psychofizyczne progi wibrotaktylne w nieobciążonej podeszwie u osób starszych i młodych. Osoby starsze miały wyższe progi dla wibracji o wysokiej częstotliwości. Podobnie, mikroneurograficzne zapisy aferentów skórnych z nieobciążonej podeszwy osób młodych i starszych wykazały różnice w gęstości i rozmieszczeniu receptorów.
Chociaż badacze wykazali znaczenie receptorów skórnych w kontroli równowagi i postawy w pozycji stojącej, tylko w ograniczonych badaniach oceniano działanie receptorów podeszwy stopy w komunikacji dotykowej. W niniejszej pracy przedstawiamy interfejs do noszenia stóp, który wykorzystuje zintegrowane z butem wibrotaktylne wyświetlacze do oceny poziomu rozumienia stóp. Aby zwiększyć efektywność naszych wyświetlaczy dotykowych, musimy najpierw zoptymalizować ich działanie. Możemy zaprojektować krótkie, strukturalne wzory dotykowe, które mogą reprezentować proste czynności. Ostatecznie możemy połączyć te krótkie, ustrukturyzowane wzory, aby reprezentować bardziej złożone komunikaty.
Sensoryczne wejścia aferentne
Sensoryczne wejścia aferentne do stóp są odpowiedzialne za prowadzenie trajektorii stopy z dala od lub wokół obiektu imitującego przeszkodę. W jednym z badań Arendt-Nielsen i współpracownicy wykazali, że odpowiedzi nocyceptywne w dyskretnych miejscach na podeszwie stopy są zorganizowane w sposób modułowy. Odkrycia te mają wpływ na zrozumienie ludzkiego chodu. Sugerują one, że system sensoryczny aferentny stopy może być kluczem do tego zjawiska.
Badania te pokazują również, że skórne sprzężenie zwrotne do stóp wpływa na wyjście lokomotoryczne podczas chodu. Jest to ważne dla zrozumienia, jak skórne sygnały wpływają na chód i może pomóc w opracowaniu strategii rehabilitacji dla osób z zaburzeniami chodu lub uszkodzeniami neurologicznymi. Poprzez wykorzystanie efektów tych odruchów, badacze mogą znaleźć sposoby na poprawę funkcji skórnego sprzężenia zwrotnego do stopy. Autorzy dziękują za pomoc w przeprowadzeniu analiz statystycznych dr Kristin Inouye.
Kontrola postawy i lokomocji
Kontrola postawy i lokomocji na stopach może być osiągnięta poprzez wykorzystanie skórnych wejść aferentnych. Wejścia te dostarczają użytecznych informacji, które mogą regulować postawę i lokomocję. Kontrola ułożenia stóp może być również osiągnięta poprzez manipulację dynamiką CoM. Jednak prosty model przypominający wahadło nie jest możliwy do zastosowania podczas chodzenia po schodach. Konieczne jest uwzględnienie dodatkowych parametrów związanych z ukształtowaniem terenu. Informacje te pomogą badaczom zrozumieć różnice między powierzchniami płaskimi i pochyłymi.
W tym badaniu stwierdzono, że mięsień HA był odpowiedzialny za kontrolę CoM i ML podczas stance. Obecność wibracji w fazie stance powodowałaby iluzję ruchu do wewnątrz. Nie było jednak różnic w kinematyce CoM pomiędzy krokami wibrowanymi i niewibrowanymi. Jest możliwe, że kontrola postawy i lokomocji na stopach może być bardziej złożonym procesem niż wcześniej sądzono.
Podobne tematy