Posted in: Biologie, Physik, Technik 29. Januar 2009 20:00 Weiter lesen →

Filter für feinfühlige Finger

Foto zeigt Blick durch ein Glasscheibchen auf einen darauf gedrückten Finger mit dunkek schimmerndem Wirbel aus Hautleisten Jeder Mensch kann an seinen Fingerabdrücken erkannt werden. Umgekehrt helfen die feinen Hautleisten ihrem Besitzer, die Welt zu begreifen, haben französische Physiker ermittelt. Wenn man mit den Fingerkuppen über eine Oberfläche fährt, sorgt das Leistenmuster für Vibrationen, die in bemerkenswerter Weise auf Tastkörperchen in der Haut abgestimmt sind.

Berührt die Fingerkuppe eine Oberfläche, kommt der Kontakt hauptsächlich über die feinen Papillarleisten zustande. Bild: Copyright Science/AAAS

Aus den Signalen dieser Vater-Pacinischen Körperchen könne das Hirn wiederum auf die Rauheit der Oberfläche schließen, schreiben die Forscher um Georges Debrégeas von der Pariser École Normale Supérieure im Magazin „Science“. Dank dieses Mechanismus könnten diese Tastkörperchen trotz ihrer groben räumlichen Auflösung Informationen über feinste Unebenheiten liefern.

Debrégeas und Kollegen führten Versuche mit einem Modell von Finger und Tastkörperchen durch, bestehend aus einem wenige Zehntelmillimeter großen Drucksensor unter einer Silikonkuppe. War die künstliche Fingerkuppe glatt, schwankte der Druck in ihr sehr langsam, wenn sie über ein eingekerbtes Glasplättchen geführt wurde. Ganz anders, wenn sie feine Leisten aufwies: Nun wurde der Druckverlauf aufgelöst in viele rasche Druckschwankungen. Deren Grundfrequenz entsprach genau jener Frequenz, mit der die Leisten über einen Punkt der Testoberfläche fuhren.

Wenn Menschen ein Oberfläche befühlten, ließen sie ihre Finger typischerweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 10 und 15 Zentimetern pro Sekunde darübergleiten, schreiben die Forscher. Da die Hautleisten etwa 0,5 Millimeter auseinanderlägen, entspreche dies Frequenzen zwischen 200 und 300 Hertz und damit genau jenem Bereich, in dem die Vater-Pacini-Körperchen besonders sensibel ansprächen.

Schließlich mache der Filtermechanismus auch die Anordnung der Hautleisten auf den Fingerkuppen verständlich, so die Physiker. Der Effekt sei nämlich dann maximal, wenn die Leisen quer über die betastete Oberfläche strichen. Die Anordnung in Wirbeln garantiere, dass es für jede Tastrichtung einen besonders sensiblen Bereich auf den Fingerspitzen gebe.

Forschung: Julien Scheibert, Sébastien Leurent, Alexis Prevost und Georges Debrégeas, Laboratoire de Physique Statistique de l’ENS, UMR 8850, CNRS-ENS-Université Paris & & Paris 7

Online-Veröffentlichung Science, 29. Januar 2009, DOI 10.1126/science.1166467

WWW:
Systèmes Biologiques Intégrés, LPS de l’ENS
Die Sinne der Haut
The Pacinian Corpuscle – A Simple Receptor

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Fahndung im Fingerabdruck
Tasten hilft Sehen


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