Three-dimensional finite element modeling of pacinian corpuscle

Abstract

Dokunma duyusunun üzerine yapılan çalısmaların büyük bir bölümünü Pacini cisimcigi (PC) ile ilgili olan çalısmalar kapsar. Bu nedenle, PC mekanigini bilmek oldukça büyük bir önem arz etmektedir. Bu noktadan yola çıkarak daha önce yapılmamıs olan üç boyutlu beyzi sekilli bir PC modeli sonlu elemanlar metodu kullanılarak olusturuldu. Olusturulan bu modele viskoelastik materyal özellikleri girilmistir ancak PC'nin yapısı homojen kabul edilmistir. Böylece daha önce sorgulanmamıs olan üç boyutlu geometrinin PC mekanigi üzerindeki etkisi anlasılabilecek, viskoelastik parametrelerin cisimde daha önce gözlemlenen bant-geçirir filtreleme özelligini ortaya çıkarıp çıkaramayacagı anlasılacaktır. Deneysel çalısmaların sonuçlarını modelle karsılastırabilmek ve yorumlayabilmek amacıyla deneysel çalısmalarda kullanılan mekanik uyarıların aynısı modele de uygulanmıstır. Uygulanan statik uyarıların sonucunda PC'nin üç boyutlu geometrisinin mekaniginde belirleyici etkisi olmadıgı ortaya çıktı. Ayrıca sinirden alınan ölçümlerde sadece çok küçük genlikler için böyle bir filtrelemeden söz edilebilirken, deneysel çalısmalarda teknik yetersizlikler nedeniyle aynı genlikler test edilememistir. Önerilen modelin sonuçlarında, uyarı genliginden bagımsız olarak, filtreleme özelliginin görülmemesi bu özelligin temelini olusturan sebep hakkında çesitli görüslere yol açmaktadır. Çok katmanlı olarak gelistirilmis daha karmasık yapıdaki bir PC modeli bu görüslere net bir yanıt verebilir.

Understanding the mechanics of Pacinian corpuscle (PC) is a fundamental necessity in order to contribute to tactile sense studies. It is proposed that the geometry of PC may have impact on its mechanics. A three-dimensional ovoid shape PC model was developed using the finite element method. The viscoelastic coefficients were included to involve time dependent material properties and to observe whether the band-pass filtering characteristics of PC obtained from neurophysiological data may be observed in the finite element model of PC or not. Static and dynamic stimulations were given to the model as inputs to mimic experiments. Data from both model and experiments were compared and it was concluded that geometry has no determining effect on the mechanics of PC. Besides, viscoelastic property, alone, was not enough to comprehend the underlying reason of band-pass filtering characteristics of PC. Homogeneous structure may not be the only answer to the mismatch of the results since the filtering property was not observed in experimental studies. If the homogeneous structure of the model is developed to a multilayered structure, more reliable results would have been obtained which needs to be tested in new studies.