La structure unique des moustaches d’\u00e9l\u00e9phant leur conf\u00e8re une \u00ab\u00a0intelligence\u00a0\u00bb sensorielle int\u00e9gr\u00e9e<\/p>\n
La trompe d’un \u00e9l\u00e9phant est une merveille, suffisamment flexible pour se plier et s’\u00e9tirer lorsqu’il cherche de la nourriture, mais aussi suffisamment rigide pour saisir et manipuler m\u00eame des objets d\u00e9licats comme des cacahu\u00e8tes ou une chips tortilla. C’est parce que la trompe est tr\u00e8s sensible en mati\u00e8re de perception tactile. Les scientifiques ont d\u00e9termin\u00e9 que les moustaches qui tapissent la trompe sont essentielles pour cette sensibilit\u00e9 gr\u00e2ce \u00e0 leur structure unique, \u00e9quivalant \u00e0 une sorte \u00ab\u00a0d’intelligence mat\u00e9rielle\u00a0\u00bb inn\u00e9e, selon un nouvel article publi\u00e9 dans la revue Science.<\/p>\n
Il existe une longue histoire d’\u00e9tude des moustaches (vibrissae) chez les mammif\u00e8res. Les rats, les chats, les \u00e9cureuils arboricoles, les lamantins, les phoques communs, les loutres de mer, les putois, les musaraignes, les wallabies tammar, les lions de mer et les rats-taupes nus partagent tous des anatomies de moustaches de base remarquablement similaires, selon diverses \u00e9tudes ant\u00e9rieures. Parmi d’autres applications potentielles, de telles recherches pourraient un jour permettre aux scientifiques de construire des moustaches artificielles comme capteurs tactiles en robotique, ainsi que d’en apprendre davantage sur le toucher humain.<\/p>\n
Les moustaches sont beaucoup plus complexes qu’on pourrait le penser, tant dans leur structure que dans leur fonction. Les rats, par exemple, ont environ 30 grandes moustaches et des dizaines de plus petites, faisant partie d’un \u00ab\u00a0syst\u00e8me sensorimoteur de balayage\u00a0\u00bb complexe qui permet au rat d’effectuer des t\u00e2ches aussi diverses que l’analyse de texture, le toucher actif pour trouver un chemin, la reconnaissance de motifs et la localisation d’objets, simplement en balayant le terrain avec ses moustaches.<\/p>\n
Techniquement, les moustaches ne sont que des poils, un ensemble de cellules de k\u00e9ratine mortes. C’est ce \u00e0 quoi elles sont attach\u00e9es qui les rend aussi sensibles que les bouts des doigts humains. Chaque moustache de rat est ins\u00e9r\u00e9e dans un follicule qui la relie \u00e0 un \u00ab\u00a0baril\u00a0\u00bb compos\u00e9 de pas moins de 4 000 neurones dens\u00e9ment regroup\u00e9s. Ensemble, ils forment une grille ou un r\u00e9seau qui sert de \u00ab\u00a0carte\u00a0\u00bb topographique, indiquant au cerveau du rat exactement quels objets sont pr\u00e9sents et quels mouvements se produisent dans leur environnement imm\u00e9diat. Tous ces barils sont \u00e0 leur tour c\u00e2bl\u00e9s ensemble en une sorte de r\u00e9seau neuronal, de sorte que le rat obtient des indices multidimensionnels sur son environnement. Les moustaches de rat r\u00e9sonnent \u00e9galement \u00e0 certaines fr\u00e9quences; il y a des moustaches plus courtes pr\u00e8s du nez, avec des plus longues plus en arri\u00e8re, permettant aux rats de cr\u00e9er une sorte de \u00ab\u00a0carte de fr\u00e9quences\u00a0\u00bb en mettant leur nez partout.<\/p>\n
Les moustaches d’\u00e9l\u00e9phant sont probablement les plus proches de celles des chats, selon les auteurs de cet article le plus r\u00e9cent. Contrairement aux moustaches de chat, cependant, celles d’un \u00e9l\u00e9phant ne bougent pas. Les moustaches poussent en rang\u00e9es le long de chaque c\u00f4t\u00e9 de la surface de la trompe; combien il y en a et les motifs dans lesquels elles sont dispos\u00e9es d\u00e9pendent de l’esp\u00e8ce. Andrew Schulz, un postdoctorant travaillant sur l’haptique \u00e0 l’Institut Max Planck pour les syst\u00e8mes intelligents, et ses co-auteurs ont utilis\u00e9 une combinaison d’imagerie micro-CTR, de microscopie \u00e9lectronique, de tests m\u00e9caniques et de mod\u00e9lisation informatique fonctionnelle pour en savoir plus sur les moustaches d’\u00e9l\u00e9phant d’Asie: non seulement leur forme (g\u00e9om\u00e9trie) mais aussi leur porosit\u00e9 et leur rigidit\u00e9 mat\u00e9rielle (c’est-\u00e0-dire leur douceur).<\/p>\n
Les scanners micro-CT ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que les moustaches d’\u00e9l\u00e9phant sont \u00e9paisses et en forme de lame, contrairement aux moustaches effil\u00e9es des souris et des rats. La structure est poreuse, avec une base creuse et plusieurs canaux internes, similaires \u00e0 ceux trouv\u00e9s dans les sabots de cheval ou les cornes de mouton. Cela rend les moustaches plus r\u00e9sistantes aux impacts et moins sujettes \u00e0 la rupture, une caract\u00e9ristique importante, car une fois endommag\u00e9es, les moustaches d’\u00e9l\u00e9phant ne repoussent pas.<\/p>\n
Les chercheurs ont \u00e9galement utilis\u00e9 un cube de diamant de la taille d’une seule cellule pour pousser contre les parois des moustaches individuelles d’\u00e9l\u00e9phant et de chat, \u00e0 la fois \u00e0 la base et \u00e0 la pointe. Ils ont constat\u00e9 que la base des moustaches d’\u00e9l\u00e9phant et de chat \u00e9tait rigide comme du plastique, s’assouplissant progressivement vers une pointe plus r\u00e9siliente, semblable \u00e0 du caoutchouc, contrairement aux poils corporels des \u00e9l\u00e9phants d’Asie, qui sont rigides partout.<\/p>\n
Mais ce gradient de rigidit\u00e9 pourrait-il r\u00e9ellement affecter la sensibilit\u00e9 de la trompe au toucher? Pour le d\u00e9couvrir, l’\u00e9quipe a imprim\u00e9 en 3D une version plus grande d’une moustache d’\u00e9l\u00e9phant de la taille d’une baguette. La co-auteure Katherine Kuchenbecker, mentore de Schultz au MPI, a test\u00e9 la baguette en marchant dans les couloirs, tapotant les colonnes et les rampes en passant. Et oui, il s’est av\u00e9r\u00e9 que c’\u00e9tait un instrument sensible. \u00ab\u00a0J’ai remarqu\u00e9 que taper sur la rampe avec diff\u00e9rentes parties de la baguette-moustache donnait des sensations distinctes, douces et d\u00e9licates \u00e0 la pointe, et vives et fortes \u00e0 la base\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Kuchenbecker. \u00ab\u00a0Je n’avais pas besoin de regarder pour savoir o\u00f9 le contact se produisait; je pouvais simplement le sentir.\u00a0\u00bb<\/p>\n
Les simulations informatiques de l’\u00e9quipe ont confirm\u00e9 cette hypoth\u00e8se. \u00ab\u00a0Le gradient de rigidit\u00e9 fournit une carte permettant aux \u00e9l\u00e9phants de d\u00e9tecter o\u00f9 le contact se produit le long de chaque moustache\u00a0\u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 Schultz. \u00ab\u00a0Cette propri\u00e9t\u00e9 les aide \u00e0 savoir \u00e0 quelle distance leur trompe se trouve d’un objet… le tout int\u00e9gr\u00e9 dans la g\u00e9om\u00e9trie, la porosit\u00e9 et la rigidit\u00e9 de la moustache. Les ing\u00e9nieurs appellent ce ph\u00e9nom\u00e8ne naturel l’intelligence incarn\u00e9e. Les capteurs bio-inspir\u00e9s qui ont un gradient de rigidit\u00e9 artificiel semblable \u00e0 celui d’un \u00e9l\u00e9phant pourraient fournir des informations pr\u00e9cises avec peu de co\u00fbt de calcul purement gr\u00e2ce \u00e0 une conception mat\u00e9rielle intelligente.\u00a0\u00bb<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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