Ou­lu­lais­väi­tök­ses­sä in­si­nöö­ri näkee kä­den­kin tie­don­siir­to­ka­na­va­na

Insinöörinäkökulmasta katsottuna käden hermosto on tiedonsiirtokanava, jonka toinen pää on keskushermostossa ja toinen pää käden periferiassa. Diplomi-insinööri Manne Hannulan Oulun yliopistossa tekemän väitöstutkimuksen mukaan käden maksimaalinen tiedonsiirtokapasiteetti on noin 10 megabittiä sekunnissa.

Ihmisen kädessä on suuri määrä hermosäikeitä jotka kuljettavat tietoa keskushermoston sekä käden reseptorien, lihasten ja rauhasten välillä. Hermostossa on aina tietoliikennettä.

Kun käsi on levossa, reseptorit lähettävät jatkuvasti tietoa keskushermostoon päin. Kun kättä liikutetaan, tietoliikenne hermostossa on intensiivisempää, koska tällöin keskushermosto ei pelkästään vastaanota tietoa reseptoreilta vaan myös lähettää käskyjä lihaksille.

Käsi on erittäin monimutkainen systeemi jota liikuttaa yli kuusikymmentä lihasta ja jossa on valtava määrä reseptoreja. Insinöörinäkökulmasta katsottuna käden hermosto on kuitenkin tiedonsiirtokanava jonka toinen pää on keskushermostossa ja toinen pää käden periferiassa. Systeemin tarvitsemat tiedonsiirtoväylät on mitoitettu tarkoituksenmukaisella tavalla siten että sen eri osien tiedonsiirtovaatimukset täyttyvät.

Diplomi-insinööri Manne Hannulan väitöstutkimuksessa rakennettiin matemaattinen malli käden hermoston maksimaalisen tiedonsiirtokapasiteetin arvioimiseksi. Malli käyttää syötteenään käden hermoston fysiologisia ja toiminnallisia ominaisuuksia, ja antaa tulokseksi arvion käden maksimaalisesta tiedonsiirtokapasiteetista.

Mallinnuksen tuloksena käden maksimaaliseksi tiedonsiirtokapasiteetiksi saatiin tässä tutkimuksessa noin 10 Mbit/s. Siten, jos käden hermostolle tulisi rakentaa keinotekoinen ohjaus, yhden tavallisen USB väylän (12Mbit/s) kapasiteetti riittäisi tarvittavaan tiedonsiirtoon.

Väitöstutkimuksessa kehitettyä matemaattista mallia voidaan soveltaa käden hermoston lisäksi myös muiden ääreishermoston osien tarkastelemiseen. Jatkotutkimusten aiheena onkin soveltaa mallia laajemmin ihmisen ääreishermostoon ja lopulta määrittää ihmisen koko ääreishermoston maksimaalinen tiedonsiirtokapasiteetti.

Oulun yliopiston sähkö- ja tietotekniikan osastolla työskentelevä diplomi-insinööri Manne Hannula väitteli aiheesta Käden hermoston tiedonsiirtokapasiteetti - informaation käsittely ja tiedonsiirto hartiapunoksessa insinöörinäkökulmasta katsottuna Oulun ylipistossa viime perjantaina.

Vastaväittäjinä toimivat professori Alexander Priezzhev (Moskovan yliopisto) ja professori John Koivukangas (Oulun yliopisto). Kustos oli professori Risto Myllylä.

Ilmoita asiavirheestä