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Poser les bases pour une réalité virtuelle révolutionnaire avec une loi universelle du toucher

Des scientifiques soutenus par l’UE ont utilisé des ondes sismiques appelées ondes de Rayleigh pour développer une loi d’échelle universelle afin d’expliquer le sens du toucher des mammifères. Quel est leur objectif? Utiliser ces connaissances pour révolutionner la réalité virtuelle.

Recherche fondamentale

Le toucher est généralement le sens qui se développe en premier lieu chez les mammifères. Grâce au toucher, ils ressentent les vibrations à la surface de leur peau, ce qui leur permet d’interpréter différents stimuli de l’environnement. Les scientifiques soutenus par le projet H-Reality, financé par l’UE, ont utilisé ce principe pour développer une loi d’échelle universelle relative au toucher des mammifères qui pourrait ouvrir la voie à de nouveaux progrès dans le domaine de la réalité virtuelle. Les résultats de l’équipe de H-Reality ont été publiés dans la revue «Science Advances».

Comment les mammifères perçoivent-ils les vibrations à la surface de la peau

Lorsque vous passez votre main sur un mur, des vibrations traversent votre peau, en excitant des terminaisons nerveuses appelées mécanorécepteurs. Ces mécanorécepteurs transforment les vibrations mécaniques en signaux électriques qui sont ensuite transmis au cerveau. Le cerveau, à son tour, interprète ces informations comme une expérience tactile. Cette réponse dynamique des terminaisons nerveuses de votre peau vis-à-vis des vibrations est appelée vibrotaction. En utilisant la modélisation mathématique et des récepteurs tactiles, les chercheurs de H-Reality ont prouvé que la vibrotaction est dominée par les ondes de Rayleigh, principalement associées à l’étude sismologique. Ils ont également montré que les ondes de Rayleigh ne traversent pas seulement la surface de la peau, mais aussi toutes ses couches et les os, afin d’atteindre les mécanorécepteurs. «Le toucher est un sens primordial, aussi important pour nos ancêtres que pour les mammifères actuels. Il s’agit cependant de l’un des sens les plus complexes et donc les moins compris», déclare le Dr Tom Montenegro-Johnson de l’Université de Birmingham, institution coordinatrice du projet, dans un article publié sur le site web de l’université. «Alors que nous disposons de lois universelles pour expliquer la vue et l’ouïe, par exemple, c’est la première fois que nous sommes capables d’expliquer le toucher de cette manière.» Les scientifiques ont démontré que les différences d’hydratation de la peau, et donc de rigidité dans la couche la plus externe de la peau, n’ont pas un effet notable sur l’interaction entre les récepteurs et les ondes de Rayleigh. En d’autres termes, la réponse de mécanorécepteurs aux ondes de Rayleigh est restée constante, indépendamment des variations de la couche externe de la peau en raison de l’âge, de la profession, du genre et d’autres facteurs. En appliquant leur modèle à des données expérimentales, l’équipe du projet a constaté qu’il existe une loi d’échelle universelle pour expliquer la portée des récepteurs tactiles dans plusieurs espèces de mammifères, à l’exception des petits rongeurs. Selon leurs calculs, le rapport entre la longueur d’onde d’une onde de Rayleigh dans la peau et la portée des mécanorécepteurs est d’environ 5/2. Cela laisse supposer une constante conservée au cours de l’évolution dans la manière dont les mammifères ressentent les vibrations. «Les principes que nous avons définis nous permettent de mieux comprendre les différentes expériences du toucher chez un vaste éventail d’espèces», souligne dans le même article le Dr James Andrews, co-auteur et chercheur à l’Université de Birmingham. «Par exemple, si vous entaillez la peau d’un rhinocéros de 5 mm, il aura la même sensation qu’une personne endurant la même entaille: la seule différence réside dans les forces nécessaires pour produire cette entaille. Cela est très logique du point de vue de l’évolution, car ce processus est lié au danger relatif et aux dommages possibles.» Le modèle mathématique mis au point par les chercheurs du projet H-Reality (Mixed Haptic Feedback for Mid-Air Interactions in Virtual and Augmented Realities) est fondé sur l’idée du lauréat du prix Nobel Georg von Békésy, selon laquelle l’étude des séismes pourrait faire la lumière sur les propriétés des ondes de Rayleigh et de Love dans la peau. Grâce à ces recherches, l’équipe du projet vise à créer des objets virtuels ayant une présence physique, révolutionnant ainsi la réalité virtuelle. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet H-Reality

Mots‑clés

H-Reality, peau, toucher, réalité virtuelle, onde de Rayleigh, mammifère

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