Waarom een olifant chipjes kan pakken zonder die te breken

Olifanten kunnen met hun slurf heel voorzichtig dingen oppakken. Een nieuw onderzoek laat zien dat een deel van dat ‘fijne gevoel’ in iets kleins zit: de ongeveer 1000 haren op de slurf.

Het onderzoek werd geleid door Andrew K. Schulz en Katherine J. Kuchenbecker van de afdeling Haptic Intelligence van het Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS), samen met neurowetenschappers van de Humboldt University of Berlin en materiaalwetenschappers van de University of Stuttgart. De studie is te vinden in Science.

Bijzondere vorm

Snorharen werken vaak als een tastorgaan. Aan de basis van de haar zit een haarzakje met zintuigcellen die de bewegingen van de haar registreren. Dat is bekend van bijvoorbeeld de snorharen van ratten en muizen. Bij olifanten blijkt er iets bijzonders aan de hand te zijn: de haren op hun slurf lijken een soort van ‘mini-versie’ te zijn van de snorharen van een kat. Zo zijn ze heel gevoelig en hebben ze een bijzondere vorm.

Voor het onderzoek keek het team naar de slurfharen van Aziatische olifanten. Tijdens het onderzoek keken ze naar drie eigenschappen: de vorm van de slurfhaar, de ‘luchtigheid’ van de binnenkant en de stijfheid van het materiaal. Ze verwachtten dat olifantenslurfharen lijken op die van ratten en muizen: rond, massief en ongeveer even stijf van begin tot eind. Maar met micro-CT-scans zagen ze iets anders: de slurfharen van de Aziatische olifant zijn wat meer afgeplat en bovendien holler vanbinnen. De haar wordt daardoor niet alleen lichter, maar ook flexibeler. Daardoor breken ze minder snel. Dat is belangrijk: de slurfharen van een olifant groeien namelijk niet terug.

Enorme verrassing

Daarna testte het team de stijfheid met nano-indentatie. Dat is een methode waarbij een piepklein diamantpuntje herhaaldelijk in een slurfhaar drukt. Zo meet je hoe hard of zacht iets is. Bij de slurfharen van olifanten vonden ze een geleidelijke verandering in stijfheid: een stijve, harde basis die overgaat in een zachte, rubberachtige punt.

Dat resultaat kwam als een enorme verrassing. Schulz zegt: “De haren op de rest van het lichaam zijn volledig stijf. Daarom was het een enorme verrassing dat de haren op de slurf heel anders bleken te zijn.”

Leestip: Alleen die schattige panda of olifant redden? Dat werkt averechts

De verrassing was zó groot dat het onderzoek tijdelijk volledig stilviel: het team kon geen enkele reden bedenken waarom de slurfharen van een Aziatische olifant zo anders blijken te zijn. Daarom besloten ze een ‘whisker-wand’ te printen: een vergroot model van een slurfhaar met een stijve basis en een flexibele punt.

Dat eenvoudige hulpmiddel bleek tot een doorbraak te leiden. Kuchenbecker beschreef het moment dat het kwartje viel: “Ik merkte dat het anders voelde als ik met verschillende delen van de whisker-wand een railing aantikte. De punt voelde zacht en flexibel, de basis stijf en sterk. Ik hoefde niet te kijken om te weten waar het contact was, ik voelde het gewoon.”

Nieuwe sensors

Vervolgens bouwden de onderzoekers een rekenmodel waarin de vorm, porositeit en stijfheid van een haar aangepast kon worden. De simulaties lieten zien dat het unieke ontwerp van een slurfhaar het makkelijker maakt om te voelen waar op de haar het contact plaatsvindt.

Dat inzicht kan verklaren hoe een olifant ondanks de dikke huid toch heel precies kan voelen met zijn slurf. De slurfharen doen dienst als extra ‘voelsprieten’ die niet alleen aangeven dat een olifant iets aanraakt, maar ook waar een haar wordt aangeraakt. Schulz: “door het ontwerp van de haar weten olifanten heel precies waar een object is.”

Die ontdekking is niet alleen interessant voor biologen, maar ook voor technici. Het team wil de inzichten namelijk gebruiken voor het ontwerpen van nieuwe robotsensoren. Door een ‘haar’ te maken met een stijve basis en een flexibele punt kun je heel precieze tastinformatie krijgen, zonder dat daar ingewikkelde berekeningen voor nodig zijn.

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Olifanten blijken snel te wennen aan observerende drones en ‘Geef mij maar een appel’: olifanten kunnen met gebaren duidelijk maken wat ze willen . Of lees dit artikel: Aziatische olifanten hebben het door als je op ze let .

Schrijf je in voor de nieuwsbrief!
Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week?
Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: