Lokale taktile Kodierung in der Fingerbeere des Menschen/Local tactile coding in the human fingertip

15.09.2020 bis 14.12.2020

Zur Wahrnehmung von vibrotaktilen Signalen wird klassischerweise angenommen, dass die Signale entweder einer Spektralanalyse oder einer Mittelung unterzogen werden. Solche Prozesse sind von allgemeiner Funktionalität und benötigen die aufwendige und langsame Integration über einen langen Zeitraum. Sie sind daher von ‚globaler‘ Natur. Natürliche vibrotaktile Signale enthalten jedoch höchstwahrscheinlich kurze Signatursignale, welche Texturinfomationen unverzögert, ohne zeitliche Integration an das Wahrnehmungssystem vermitteln könnten, ein Kode den wir als ‚lokal‘ bezeichnen. In dem beantragten Projekt beabsichtigen wir zu untersuchen, ob Papillarleisten der Fingerbeere Reibungsbewegungen aufweisen, die es erlauben könnten ein lokales Kodierungsschema zu realisieren.
In den Vorarbeiten zu diesem Projekt haben wir psychophysikalische Studien zur Diskrimination von pulsförmigen Hauteindrückungen durchgeführt und haben eindeutig zeigen können, dass ein lokales Kodierungschema nicht nur existiert – es ist höchstwahrscheinlich sogar die dominante Eigenschaft für taktile Wahrnehmung und kann sehr gut im Arbeitsgedächtnis gespeichert werden. Wir haben parallel die Biomechanik von Rattentasthaaren (Vibrissen) untersucht, sowie neurophysiologische und psychophysische Experimente mit diesen Tieren durchgeführt , die nahelegen, dass sich in der Evolution der taktilen Systeme der menschlichen Fingerkuppe und des Nagertasthaars prinzipiell ähnliche Kodierungsmechanismen entwickelt haben.
Im aktuellen Projekt werden wir zunächst untersuchen inwieweit die Wahrnehmung und die lokale Kodierung vibrotaktiler Signale durch Eigenbewegung des Fingers/Arms beeinflusst werden. Wir planen weiterhin die biomechanischen Grundlagen der lokalen Kodierung zu untersuchen. Lokale Kodes könnten durch kurze, sogenannten ‚Stick-Slip‘ Reibungsbewegungen realisiert werden. In den Tasthaaren der Nager ist diese Möglichkeit bereits sehr gut belegt, während die Mechanismen in den Papillarleisten der menschlichen Fingerbeere bisher weitgehend im Dunklen liegen. Wir werden die menschliche Wahrnehmung von definierten mikroskopischen Auslenkungen einzelner Papillarleisten messen. Weiterhin werden wir den Kontakt der Fingerbeere mit definierten Oberflächen videographisch mit einer zeitlich-räumlicher Auflösung videographisch abbilden, die es erlauben wird die Existenz von kurzen Stick-Slip Reibungsphänomenen der Papillarleiste während der Palpationsbewegung nachzuweisen.