Lokale taktile Kodierung in der Fingerbeere des Menschen

• Antragsteller: Professor Dr. Cornelius Schwarz
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280069124

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 einen lokales Kodierungsschema zu realisieren. In der ersten Förderperiode dieses Projektes 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 beantragten Arbeitsprogramm für die zweite Förderperiode werden wir diesen neuartigen Einsichten weiter nachgehen. Wir werden 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 untersuchen. Lokale Kodes könnten wie erwähnt durch kurze, sogenannten ‚Stick-Slip‘ Reibungsbewegungen realisiert werden. Im Nagertasthaars gibt es hierfür bereits starke Anhaltspunkte, während die Mechanismen in den Papillarleisten der Fingerbeere bisher weitgehend im Dunklen liegen. Wir werden die menschliche Wahrnehmung von definierten mikroskopischen Auslenkungen einzelner Papillarleisten messen. Weiterhin werden wir mit 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.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen