Validation of a Mechanical Model of the Active Scanning Process in the Rat Vibrissal System

Abstract

The rat vibrissal system shows a sophisticated functionality in tactile discrimination, therefore it is analyzed in various works out of the perspective of neuroscience and bio-engineering. The present work focuses on the vibrissal system of rodents during tactile exploration in terms of mechanics. In this way, a mechanical model of the natural vibrissa is designed in order to determine the forces and moments at the base while the modeled vibrissa contacts a rough surface. The results of the mechanical simulation are compared to electrophysiological measurements of the afferent activity from vibrissal nerve in consequence of a contact between the vibrissa and real surface. This comparison gives information about the principal relation between mechanical and neuronal signals and furthermore about the electromechanical properties of the system.

La sobresaliente capacidad de discriminación táctil del sistema vibrisal ha sido motivo de estudio en áreas de las neurociencias y bioingeniería. Este trabajo aborda los aspectos mecánicos de la exploración táctil efectuada a través del sistema vibrisal en roedores. Para ello se propone un modelo mecánico el cual permite predecir/determinar las fuerzas y momentos evocados en la base de la vibrisa durante el contacto activo con superficies rugosas. Asimismo, se realiza una validación electrofisiológica del modelo en base a registros de la actividad aferente del nervio vibrisal, evocados por el contacto activo. La estimación de estos parámetros mecánicos en el folículo vibrisal, no solo permite comprender los procesos que subyacen a la codificación neuronal, sino también aquellos relacionados a la transducción electromecánica del sistema.