اهميت زمان‌بندي و نرخ اسپايك در مدل گيرنده‌ي مكانيكي Merkel

مقدمه: حس لمس، نقش مهمي در تعاملات ما با محيط اطراف دارد. بازوهاي مكانيكي، ربات‌ها و پروتزهاي عصبي، با داشتن حس لمس عملكرد بهتري خواهند داشت. مطالعات ميكرونوروگرافي در انسان‌ها، نشان داده است كه نورون‌هاي آوران اوليه مانند گيرنده‌هاي مكانيكي نوك انگشت، نقش مهمي در كدگذاري و تفكيك‌پذيري انواع مختلفي از تحريك‌ها با استفاده از الگوهاي قطار اسپايك دارند. روش‌ها: يك روش آزمايشگاهي براي شبيه‌سازي پاسخ‌هاي گيرنده‌ي تطابق آهسته‌ي نوع I به تحريك نيرو با در نظر گرفتن رفتار اسپايكي، به كار گرفته شده است. در واقع، براي تشخيص نيرو، از داده‌هاي حسگر و ويژگي اسپايكي استفاده گرديد. سيگنال آنالوگ حسگر، به عنوان جريان ورودي به مدل نوروني Izhikevich به منظور به دست آوردن قطارهاي اسپايك اعمال شد. ويژگي‌هاي قطارهاي اسپايك با كدگذاري نرخي و كدگذاري زمان‌بندي اسپايك استخراج شد. ويژگي‌هاي مورد نظر، به طبقه‌بندي كنند‌ه‌ي K-nearest neighbor (kNN) و Support vector machines (SVM) جهت طبقه‌بندي انواع نيروها داده شد. يافته‌ها: بالاترين دقت طبقه‌بندي ويژگي كدگذاري نرخي با درستي 100 درصد، ويژگي‌هاي Inter-spike intravel coefficient of variation (ISI CV) با درستي 81.18 درصد و Victor-purpura distance (VPd) با درستي 82 درصد به دست آمد. همچنين، با استفاده از قطارهاي اسپايك حاصل از نيروي تماس اطلاعات متقابل، كدگذاري نرخي و كدگذاري زماني نيز محاسبه شد. نتيجه‌گيري: ارسال اطلاعات با روش كدگذاري نرخي از كدگذاري زمان‌بندي اسپايك در تحريك گيرنده‌ي مكانيكي Merkel بيشتر است. همچنين، با افزايش نيرو، ميزان آتش كردن گيرنده‌ي مكانيكي Merkel نيز افزايش مي‌يابد.