文化播报

<正>智能手机将改变人类大脑形状?据外媒近日报道,最新发布的一项调查研究显示,每天在智能手机的屏幕上"划来划去"会改变大脑的形状和功能。瑞士的一支科研团队选取37名志愿者进行了一项实验。其中26人使用智能手机,11人使用传统手机。研究人员记录下志愿者的大拇指、食指和中指运动路径,并测量他们的脑电波变化。结果显示,与普通手机使用者相比,智能手机使用者与触觉相关的大脑皮层更为活跃。     

用于盲人的图像振动触觉显示系统设计

为了帮助视觉障碍者以振动触觉方式感知图像信息,设计了一个能自动采集图像信息并将图像轮廓转换为振动触觉刺激的触觉显示系统.该系统主要由摄像头和基于嵌入式系统的8x8振动触觉刺激阵列组成.系统能通过摄像头采集图片信息,提取物体二维轮廓特征,并以顺时针链表形式依次触发振动电机,产生动态振动触觉刺激,让佩戴者通过触觉刺激感知图...     

电触觉实现中刺激电流的模糊选定

首先对利用电刺激实现触觉再现中的刺激强度进行了分析,并结合已有的模型和实验研究成果以及人体模糊感知的特性提出采用模糊控制策略对电触觉实现中刺激电流的脉冲幅值进行选定,从而可根据触觉传感信息对刺激强度进行控制并使操作者有逼真的被接触感,实现真正意义上的触觉临场感。     

基于气压式触觉的欠驱动手抓取分类方法

使用一种气压式触觉阵列传感器拾取触觉特征信息,手掌和指尖触觉阵列点的灵敏度和最大重复性误差分别为13.73,10.85 kPa/N和3.54%,2.73%.依靠欠驱动手组建了触觉特征数据集,通过离散卡尔曼滤波方法对气压式触觉传感信息进行降噪处理,结合随机森林分类方法对生活物品进行分类.实验结果表明:气压式触觉传感器灵敏度高且重复度误差小,能够有效感知抓取分类过程中的触觉信息变化,依靠欠驱动手避免了抓取时速度碰撞对分类结果产生的影响,组建数据集时无须复杂的抓取控制方式,结合离散卡尔曼滤波的随机森林分类方法能够有效地完成对物体的识别分类,识别准确率达93.2%.     

美国新技术出奇招 鼻子嗅到的气味眼能看到

美国杜克大学的神经学专家最近开发出一种具有高分辨率的成像新技术,利用它可以看到大脑对气味的感知、嗅觉的处理以及相关的学习和记忆过程。 这项新技术来源于一种自称为自信号成像的技术手段,这种原本用来标测大脑对各种刺激所产生的反应的方法,经研究人员本杰明·鲁宾和劳伦斯·凯茨两人改进后,其分辨率提高了不得10倍,从而第一次获得了活体大脑对于特定气味分子进行识别的图像细节。有关论文已发表在最新一期的《神经细胞》杂志上。     

气动多点载荷下手指触觉动态感知机理

为再现物体的纹理和滑动等触觉信息,针对气动喷嘴式触觉接口设备对手指在多点动态压力载荷作用下的力学响应和触觉感知机理进行了研究。建立了三维非线性手指和多喷嘴有限元模型,运用流固耦合方法计算手指变形以及应变能密度的时间和空间历程响应,分析了动态载荷、手指力学响应和触觉感知之间的内在联系,得到了当正弦压力频率、幅值改变时手指变形动态变化的规律。该文研究结果为触觉的动态感知再现提供理论依据,可直接应用于气动喷嘴触觉接口的设计。     

气动多点载荷下手指触觉动态感知机理

为再现物体的纹理和滑动等触觉信息,针对气动喷嘴式触觉接口设备对手指在多点动态压力载荷作用下的力学响应和触觉感知机理进行了研究。建立了三维非线性手指和多喷嘴有限元模型,运用流固耦合方法计算手指变形以及应变能密度的时间和空间历程响应,分析了动态载荷、手指力学响应和触觉感知之间的内在联系,得到了当正弦压力频率、幅值改变时手指变形动态变化的规律。该文研究结果为触觉的动态感知再现提供理论依据,可直接应用于气动喷嘴触觉接口的设计。     

面向脑卒中康复的气袋式触觉反馈单元特性研究

针对现阶段气袋式触觉反馈装置难以准确呈现交互效果及同时表征触觉力和触觉面积的问题，开展了气动触觉单元的静态特征和动态特征研究。依据气动触觉单元的几何约束条件建立了静态压力分布模型，类比电路电容放电模型构建了动态压力响应模型。制作了3种规格的气袋触觉单元并进行了特征实验测试，结果表明，静态压力分布模型的拟合触觉面积误差为6.94%,中型气袋(14.4 mm×9.4 mm)及以下规格的气动单元响应时间在0.5 s以内。采用中型气袋搭建了躯干触觉反馈系统，并进行了触觉感知实验，通过调节充气限制高度以表征不同的触觉面积，通过改变气袋气压大小以表征不同的触觉力。实验结果表明，被试者对其产生的触觉面积和触觉力感知识别率分别为87.25%和89.67%。气袋式触觉反馈单元特性研究为触觉反馈装置的设计参数选择提供了依据，可以使脑卒中患者在康复训练中快速感受到触觉面积和触觉力，从而提高患者的康复训练体验。     

基于穿戴型振动触觉数据腰带的方位提示实验研究

振动触觉数据腰带是将环境信息(主要是方位信息)按照一定规则转换为振动触觉刺激并作用于人腰部的装置.以穿戴型振动触觉数据腰带实验系统为基础,进行触觉提示定位实验,验证了触觉方位提示的有效性和准确性,并在此基础上提出有效的振动触觉编码方式.从人对触觉刺激的主观感知适应性角度,分析比较了有训练和无训练情况下使用者对触觉提示方向定位的准确性.结果表明,适应性训练有助于受试者快速熟悉触觉编码规则,提高辨识准确率.在改进振动触觉编码模式方面,由用单一电机振动表征方位信息,改变为用多个电机同时振动的动态编码方式表征方位信息.实验结果表明,采用动态编码方式的信息提示准确率总体高于单一振动编码,但在某些方向上,人的触觉提示辨识准确率有一定降低.因此今后的改进设计可以针对不同的方位采用混合编码.     

织物/指尖摩擦振动信号与织造工艺参数间的关系

运用加速度传感器测量织物/指尖接触过程中产生的振动加速度信号,借助傅里叶频谱变换提取振动信号特征指标,并计算振动特征指标与织物主要工艺参数之间的Lin一致性系数,找到能够表征织物工艺参数的振动特征.研究发现,指尖触摸织物时产生丰富的振动信号,该信号的基本谱特征能表征织物的设计参数及变化.结果表明,基于振动信号的触觉再现技术可用于织物表面触觉质感的虚拟再现.     

美开发出"可视"嗅觉新技术

能测试大脑对气味感知水平 美国杜克大学的神经学专家最近开发出一种具有高分辨率的成像新技术,利用它可以看到大脑对气味的感知、嗅觉的处理以及相关的学习和记忆过程。 这项新技术来源于一种称为自信号成像刺激的技术手段,这种原本用来标测大脑对各种所产生的反应的方法,经研究人员本杰明·鲁宾和劳伦斯·凯茨两人改进后,其分辨率提高了10倍,从而第一次获得了活体大脑     

脑皮层功能柱模型中的Hopf分岔

研究了一种脑皮层功能柱的集中参数模型,分析了平衡点的稳定性,并给出了其Hopf分岔条件.数值仿真显示,该模型在不同参数条件下可以表现为多种不同的脑电波信号.通过改变外部输入脉冲密度,模型状态响应经历了稳定平衡点和极限环的过程,验证了其Hopf分岔的存在条件.对Hopf分岔的研究为进一步深入了解大脑的非线性结构提供了理论依据.     

音乐增强大脑网络小世界特性

近年来实验发现音乐相比其他机械噪声对人脑感知系统更能增强大脑内部复杂网络特性.优美音乐在频谱上普遍具有1/f统计特征.在音乐增强脑电信号记录分析中,我们发现对比具有1/f特征的音乐信号,在仍保留1/f特征的随机乱乐刺激下,大部分脑皮层区域的脑功能网络连接密度普遍下降,并且增强的脑功能网络小世界特性在一定阈值范围内也会有显著下降.随机打乱的音乐虽然仍保留长程相关特征,但打乱后每分钟节拍数和节拍清晰度出现了明显降低.这两种音乐特性的降低与音乐打乱前后的大脑小世界网络统计指标的CMean/LMean降低有显著关联.说明音乐信号除了1/f长程相关统计特征之外的其他有效音乐信息在增强脑功能网络方面也起到重要作用.     

不同感觉模态下评价织物柔软感的心理物理特性

分别在触觉单模态和视触觉双模态下,采用平置按压和捏持弯曲的触摸方式,通过与参考织物对比评价织物试样的柔软感.采用相关性分析确定影响织物柔软感的主要物理指标,以该指标为刺激量用logistic函数拟合正确判断率,计算辨别阈值.研究表明,在不同感知模式下,织物柔软感的感官评价符合logistic心理计量函数,且视触觉双模态下捏持弯曲的评价方式对织物柔软性的感知敏感度最高.     

利用激光散斑成像技术研究坐骨神经刺激时大鼠躯体感觉区的血流活动

目前在很多神经功能影像研究中,由感觉刺激诱发的局部脑血流变化通常被视为大脑神经系统活动的一个标志,但是与神经元活动相耦合的局部脑血流响应的时空特性还从没有被完整清晰地描述过.应用激光散斑成像技术,在麻醉状态下对大鼠的后肢躯体感觉皮层进行连续成像,监测大鼠在单侧坐骨神经刺激时该皮层对应区域的局部脑血流响应.结果表明:脑皮层血流的空间响应在皮层解剖定位上是高度局域化的,离散地分布在该区域的微脉管系统中,随着时间的延续不同直径的动脉、静脉和毛细血管相继被激活,从而精细地描述脑血流在大脑的功能和代谢活动中响应模式,为探索大脑活动的机理提供了一种新的研究手段.     

麻醉用药对气道平滑肌的影响及其作用机制的系列研究

研究的创造点:(1)在电刺激实验中,用药液流动灌注法消除实验过程中可能产生的代谢产物的影响,使实验结果更精确、可靠.(2)采用生化检测的方法对兔支气管平滑肌中生化改变与电场刺激对强力的影响相互验证,表明两者的变化一致,可以推测气管平滑肌的强力改变能代表支气管平滑肌的相应改变.(3)某些实验结果已在人体得到验证.     

基于微机电系统的水下灵巧手触觉力测量传感器

为了实现深水环境下水下灵巧手抓取目标的定位及触觉力感知,设计了阵列式触觉力测量传感器.以硅杯作为力敏感核心,利用胶囊式差压状结构实现了水的静态压力矢量叠加下的触觉力测量,并消除了水的静态压力对触觉力测量的影响.利用弹性力学与板壳理论分析了方形硅杯底部变形与应力的解析解,并与有限元法的分析结果加以对比.结果表明,所设计的灵巧手触觉力测量传感器具有样本抓取的触觉感知及位置感知,其胶囊式差压状结构使得触觉力测量传感器能够消除水的静态压力的影响,硅杯式测量结构具有灵敏度高、误差小、输出应力大的特点.     

人手柔性触觉感知特性

提出了一种新颖的基于弹性梁有效变形长度控制的柔性触觉感知再现方法,并研制了柔性触觉感知装置.通过在该柔性触觉装置上进行实验,对人手的柔性触觉感知特性进行了研究,得出一些结论.刚度越大,分辨率越低,随着刚度的增大,相比较的2个物体间需具有更大的刚度差异才能够分辨.当人们触摸物体时,习惯的次数为2～6次,按压频率主要分布在0.3～1.3 Hz.实验点的刚度越大越难记忆.连续感知的正确率要明显高于不连续感知的正确率.本实验方法简单有效,得出的实验结论不仅可用来改进触觉再现装置的设计,而且为触觉再现技术的研究提供了生理学依据.     

利用随机共振提高纹理触觉真实感的实验研究

根据人的触觉感知通道中的随机共振特性,提出了一种改进的增强纹理力触觉表达建模方法.该方法是在原有的基于图像特征提取的纹理接触力模型基础上,加入适量的白噪声信号,以提高虚拟纹理力触觉表达时的真实感.基于6自由度的DELTA手控器,建立了白噪声信号对纹理力触觉表达真实感影响的实验系统.通过纹理感知与匹配试验,定量地研究了白噪声信号的统计参数(即标准差)变化对纹理感知正确率的影响.实验结果进一步验证了人的触觉感知中存在随机共振特性.统计分析结果表明,加入白噪声信号对纹理的辨别率有显著影响,当白噪声信号的标准差取值在0.5±0.1范围内变化时,人对虚拟物体的辨别率最高.     

什么时候灵感容易出现

科学研究发现,人脑每分钟可接受6000万个信息,其中2400万个来自视觉,300万个来自触觉,600万个来自听、嗅、味觉。不少发明家体会到,在夜晚睡前或刚醒的时候灵感最容易光顾。因为在浓重的夜色中,闭目而思,几乎完全避免了来自视觉的信息对大脑思维活动的干扰刺激,静卧于床上又能将触觉信息对思维的干扰降低到最低程度。这十分有利于最大限度地发挥大脑思维潜力,使人对问题的思考易于突破。如果再加上偶然