„Physisches Leben auf dieser Erde setzt von allen beteiligten Lebewesen sowohl das Kontaktvermögen als auch die Kontaktnotwendigkeit voraus. Man kann nicht nicht berühren,“ so bringt Martin Grunwald, Pionier der Haptikforschung, die existenzielle Bedeutung der aktiven Komponenten des komplexen Tastsinnessystems auf den Punkt.
Die Suche nach Sensoren für die aktive Auseinandersetzung mit der Welt
Ob Werkzeuggebrauch oder Körperkommunikation – ohne spezialisierte Neuronen wäre der Mensch auf ein Dasein im Kokon reduziert. Während passive Berührungsempfindungen bereits weitgehend untersucht sind, richtet sich der Fokus der Haptikforscher seit Jahren auf die Suche nach Sensoren, die auch auf die aktive Auseinandersetzung mit der Welt spezialisiert sind.
Jetzt ist es einem Forscherteam an der Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, USA, erstmals gelungen, Licht in die Grundlagen aktiver Berührung zu bringen.
These: Kombination von Berührungsempfindungen und differenzierte Eigenwahrnehmung
Ihre Ausgangsthese: Um die externe Welt zu steuern, bedarf es einer Kombination von Berührungsempfindungen und Propriozeption, die differenzierte Eigenwahrnehmung von Körperbewegungen und -lage im Raum.
Als Testkandidaten dienten Mäuse, ebenso wie die Menschen reichlich ausgestattet mit Merkel-Zellen – Mechano-Rezeptoren, die auf Druck spezialisiert sind. Bei den genetisch modifizierten Nagern reagierten sie auch auf blaues Licht, das den Forschern den Weg zu einer Merkel-Zelle in der Nähe der Tasthaare wies.
Assistiert von Hochgeschwindigkeitskamera und Algorithmen wurden die Aktivitäten des Druckrezeptors gemessen, während die Maus eine Laufrolle mit elektronisch steuerbarem Richtungswechsel bearbeitete oder pausierend nur die Tasthaare spielen ließ.
Meilenstein: Kombi-Neuron für Berührung und Bewegung
Wie die Auswertung zeigte, antworteten die Merkel-Zellen nicht nur bei Pfotendruck auf der Laufrolle, sondern auch dann, wenn die Probanden mit den Tasthaaren den Raum sondierten. Dabei korrespondierten die Aktionspotentiale der Zellmembran exakt mit der jeweiligen Richtung der „Fühlantennen“.
Die Merkel-Zelle hat sich damit als Kombi-Neuron für Berührung und Bewegung entpuppt. Ein Meilenstein auf dem Weg zu „intelligenten“ Prothesen, die ihrem Nutzer ein natürliches Bewegungsgefühl vermitteln.
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