Standort: science.ORF.at / Meldung: "Vibrationen lassen uns Stoffe fühlen"

Eine ausgestreckte Hand vom Handrücken aus betrachtet

Vibrationen lassen uns Stoffe fühlen

Die Leistungsfähigkeit unserer Haut ist erstaunlich: Obwohl die Unterschiede etwa zwischen Seide und Baumwolle nur marginal sind, wissen wir beim Darüberstreichen genau, worum es sich handelt. Forscher berichten nun, dass es die Vibrationen sind, die uns so genau fühlen lassen.

Wahrnehmung 01.10.2013

Die Erkenntnisse seien auch für die Konstruktion von Prothesen wichtig, schreiben Sliman Bensmaia von der Universität Chicago und Kollegen. Offenbar spielen nicht nur die Fingerspitzen, sondern die gesamte Hand bis zu den Handwurzeln eine zentrale Rolle beim Fühlen.

Die Studie:

"Spatial and temporal codes mediate the tactile perception of natural textures" erscheint zwischen 30. September und 4. Oktober 2013 in den "Proceedings of the National Academy of Sciences" (DOI:10.1073/pnas.1305509110).

"Fingerspitzengefühl"

Es heißt nicht umsonst "Fingerspitzengefühl". Tatsächlich sind die Spitzen unserer Finger mit ihren vielen Nerven zentral beim Erspüren unserer Umwelt. Wie das Übersetzen taktiler Wahrnehmungen in Bilder in unserem Gehirn funktioniert, wurde bisher hauptsächlich anhand grober Strukturen untersucht. Die Braille-Schrift beispielsweise ist so ein Muster, anhand dessen die Wahrnehmung über die Fingerspitzen rekonstruiert wurde.

Charles Connor und Kenneth Johnson berichteten schon 1992 in einer im "Journal of Neuroscience" veröffentlichten Studie, dass diese aus Punkten bestehende Schrift eine spezielle Art Nerven anspricht. Sie leiten die Reize ins Gehirn weiter, wo eine räumliche Darstellung des Wahrgenommenen entsteht, was wiederum das Entziffern ermöglicht. Die Analogie zum Sehen liegt hier - sprichwörtlich - auf der Hand.

Andere Nerven reagieren

Jeansstoff unter dem Mikroskop

Bensmaia/University of Chicago

Jeansstoff unter dem Mikroskop: Die Erhebungen lösen beim Darüberstreichen kleine Vibrationen aus.

Das Team um Sliman Bensmaia fragte sich aber, wie die Wahrnehmung funktioniert, wenn die Strukturen so fein sind, dass eine Übersetzung in eine räumliche Darstellung kaum möglich erscheint. Um herauszufinden, warum wir bei der Unterscheidung von beispielsweise Seide und Baumwolle kein Problem haben, bespannten die Forscher eine Trommel mit unterschiedlichen feinen Bezügen: von Sandpapier über diverse Stoffe bis hin zu Plastik. Als Testpersonen wählten sie keine Menschen, sondern Rhesusaffen, deren somatosensorisches System dem unseren stark ähnelt. Während ihre Finger über die Trommeloberfläche glitten, wurden die neuronalen Antworten im Gehirn durch Magnetresonanz aufgezeichnet.

Es zeigte sich: Die SA1-Nerven, die auf die grobe Oberfläche angesprochen hatten, zeigten bei feinen Oberflächen keinerlei Reaktion. Stattdessen sprangen zwei andere Nervenarten an, wobei die Impulse für ihre Aktivität die Vibrationen sein dürften, die durch das Streichen über die Oberfläche entstehen. Zumindest schließen die Neurowissenschaftler das aus dem Aktivitätsmuster, das die Berührung erzeugt: Der zeitliche Verlauf entspricht exakt der zwischen 50 und 800 Hertz schwankenden Intensität der Vibration.

Feinfühlige Prothesen

Ö1 Sendungshinweis:

Über die Studie berichtete auch "Wissen Aktuell" am 1. Oktober 2013 um 13.55 Uhr.

Es dürften demnach die winzigen Erschütterungen bei der Berührung natürlicher Stoffe sein, die uns die Oberflächentextur wahrnehmen lassen - wobei die Wahrnehmung nicht nur über die unmittelbar berührenden Hautpartien erfolgt, sondern auch über weiter entfernt gelegene wie beispielsweise die Handwurzel, auf die sich die Erschütterungen in Minimaldosen übertragen.

Die Forscher halten ihre Ergebnisse vor allem hinsichtlich der Entwicklung von Neuroprothesen, die Sinneseindrücke möglichst "echt" vermitteln sollen, für wichtig. Um realistische Tastwahrnehmungen zu vermitteln, müsste auch die Erfassung von Vibrationen möglich sein - und seien sie durch noch so kleine Unebenheiten ausgelöst worden.

Elke Ziegler, science.ORF.at

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