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Ein holistisches Modell der Berührungen

 

Wenn ein fester Gegenstand mit den Fingern berührt wird, beginnt die Berührung bei einem kleinen Punkt, der sich dann bei kräftigerer Berührung zu einer Fläche vergrößert. Die daraus resultierende Druckverteilung an der Hautoberfläche bestimmt das mechanische Verhalten des Hand-Objekt-Systems bei der Manipulation des Gegenstandes entscheidend. Ohne taktile Empfindungen werden präzise Manipulationen stark beeinträchtigt, auch wenn die motorische Komponente nicht betroffen ist (wahrscheinlich, weil die Information über die Druckverteilung an der Kontaktfläche fehlt).

Pawluk (1997) stellt ein holistisches Modell der Berührungen mit den Fingerspitzen vor; sie betrachtet nicht nur den neurophysiologischen und psychophysischen Aspekt von Berührungen, sondern modelliert auch die mechanischen Effekte. Empirisch läßt sich dieses System nur an zwei Stellen messen: Einerseits kann die mechanische Belastung an der Hautoberfläche gemessen werden, andererseits kann aber auch das resultierende Nervensignal bestimmt werden.

Pawluk (1997) will die notwendigen und hinreichenden Aspekte der Mechanik der Haut untersuchen, die bei Berührungen eine Rolle spielen können. Beim Kontakt der Haut mit einem Objekt findet eine Verformung der Hautoberfläche statt, die sowohl die Epidermis, als aus die darunterliegende Dermis und die subkutane Fettschicht betrifft. Beim Berühren von Objekten lassen sich dabei zwei Komponenten der Hautverformung unterscheiden (siehe auch Pawluk & Howe, in press):

Bei geringen Kräften ist die menschliche Hautoberfläche sehr nachgiebig. Dadurch wird das Ergreifen von Objekten erleichtert, indem hohe Kräfte vermieden werden, die das Objekt zerstören könnten, bevor dessen Position genau bestimmt ist. Bei zunehmenden Greifkräften nimmt aber die Steifigkeit der Finger zu, so daß außerdem eine genaue Lokalisierbarkeit möglich ist. Die genauen Reaktionen der Haut hängen von deren Feuchtigkeit und Temperatur ab.

Ein genaues Verständnis der Mechanik der Haut und der Korrelation zwischen dem Druck, der auf die Hautoberfläche ausgeübt wird, und den dadurch ausgelösten Nervenerregungen kann bei der Konstruktion von neuronalen Prothesen angewandt werden. Auch die Erzeugung von taktilem Feedback bei der Teleoperation stellt eine interessante Anwendung dar: Taktile Displays sollen beim Benutzer eine realistische Druckverteilung an dessen Fingerspitzen erzeugen (cf. Pawluk & Howe, in press).


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rainer@zwisler.de

Last modified 10-29-98