Haptische Wahrnehmung

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Ertasten einer Betonstruktur
Haptischer Pfad zur Förderung der Sinneswahrnehmung, Park der Sinne, Laatzen bei Hannover

Als haptische Wahrnehmung (griech.: haptόs „fühlbar“, haptikόs „zum Berühren geeignet“) bezeichnet man das „Begreifen“ im Wortsinne, also die Wahrnehmung durch aktive Exploration im Unterschied zur taktilen Wahrnehmung, bei der das berührte Subjekt unbewegt bleibt.[1] Der Begriff Haptik geht auf den deutschen Psychologen Max Dessoir zurück, der 1892 empfahl die wissenschaftliche Lehre über das Tastsinnessystem in Anlehnung an „Akustik“ und „Optik“ zu benennen.[2][3]

Teilgebiete[Bearbeiten]

Der Oberbegriff der Haptik umfasst sowohl die Interozeption als auch die Exterozeption, wobei zwischen taktiler und haptischer Wahrnehmung unterschieden wird.[4] Die biophysiologische Grundlage der taktilen und haptischen Wahrnehmung wird durch das somatosensorische System (Somatosensorik, sensorische Information) und das sensomotorische System (Sensomotorik, sensorische und motorische Information) gebildet.[4]

Die haptische Wahrnehmung umfasst folgende Wahrnehmungsaspekte:

  • haptische Sensitivität (Bestandteil der Oberflächensensibilität, Wahrnehmung mechanischer Reize in Form von Druck, Vibration und Gewebsdehnung)
  • Propriozeption (Tiefensensibilität, Fähigkeit die Stellung der Gliedmaßen und die Lage des eigenen Körpers im Raum wahrzunehmen),
  • Kinästhesie (Tiefensensibilität, Fähigkeit Körperbewegungen wahrzunehmen und zu steuern),
  • Viszerozeption (Wahrnehmung der Informationen über Organtätigkeiten)
  • Schmerzwahrnehmung (Nozizeption),
  • Temperaturwahrnehmung (Thermorezeption)

Wahrnehmungsprozesse[Bearbeiten]

Reizaufnahme durch Mechanorezeptoren[Bearbeiten]

An haptischen Wahrnehmungsprozessen sind eine Vielzahl unterschiedlicher Rezeptoren beteiligt. Neben den Informationen der Mechanorezeptoren der Haut werden ebenfalls die Informationen der Dehnungs-, Druck-, und Vibrationsrezeptoren der Gelenke, Sehnen und Muskulatur zu einem haptischen Perzept integriert.

Allein die Zahl der Rezeptoren in den verschiedenen Hautschichten wird auf zwischen 300 und 600 Millionen geschätzt.[5] Zu den am häufigsten vorkommenden Rezeptoren gehören Vater-Pacini-Körperchen (höchste Empfindlichkeit bei Vibrationsreizen im Bereich zwischen 40 und 300 Hz), Meissner-Körperchen (registrieren Druckveränderungen von bis zu 1 µm), Merkel-Zellen (registrieren anhaltende, senkrechte Druckreize) und Ruffini-Körperchen (Gewebsdehnung).[6] Vor allem Pacini- und Ruffini-Körperchen sind nicht nur in der Haut, sondern vielfach im Bindegewebe, Gelenken, der Muskulatur und den inneren Organen zu finden. Hinzu kommen Golgi-Sehnenorgane und Muskelspindeln.

Außerdem ist jedes einzelne der etwa 5 Mio. Körperhaare des Menschen mit etwa 50 Berührungssensoren bestückt, die jede geringste Verformung des jeweiligen Haares registrieren. Hinzu kommen die berührungssensiblen freien Nervenendigungen in der Oberhaut, die neben mechanischen Reizen vor allem Temperatur- und Schmerzreize registrieren. Bei überschlägig einer freien Nervenendigung pro µm² Hautfläche ergibt sich eine Gesamtanzahl von rund 2×1012 beim erwachsenen Menschen.[5] Im Gegensatz zu anderen Sinneswahrnehmungen ist demnach für die haptische Wahrnehmung die Integration multipler Informationen aus unterschiedlichen Körperregionen und verschiedenen Rezeptorsystemen erforderlich.

Kortikale Verarbeitung[Bearbeiten]

Alle Informationen der Mechano- und Propriorezeptoren der Muskeln, Gelenke und der Haut werden über die langen afferenten sensorischen Bahnen des Rückenmarks via Thalamus zur Großhirnrinde (Cortex cerebri, Kortex) projiziert. Im Thalamus werden die haptischen Informationen vor allem im Nucleus ventralis posterior verschaltet.[7] Dortige Neurone projizieren direkt in einen Teil des sekundären (SII) und alle primären somatosensorischen (SI; Gyrus postcentralis) Anteile der kontralateralen Großhirnrindenhälfte. Zur weiteren kortikalen Verarbeitung gehen Afferenzen vom SI zum Parietalkortex (v. a. posteriore Regionen; Brodmann-Areale BA 5 und 7) sowie zu sekundären somatosensorischen Regionen (SII) und von dort zu weiter temporal gelegenen parietalen Arealen (BA 22, 37, 39, 40), zur Insula, den frontalen und temporalen Assoziationskortizes (vertiefend siehe: [8]).

Die Neurone des posterioren Parietalkortex sind an der multisensorischen Integration (u. a. visuelle mit somatospatialen sowie somatosensorische mit propriozeptiven Informationen), der dafür nötigen Kurzzeitspeicherung und Aufmerksamkeit sowie motorischen Kontrolle beteiligt. Sie sind entscheidend für die Körperwahrnehmung im Raum und bilden die Grundlage für kognitive Prozesse die auf Wahrnehmungen basieren. [8]

Über die komplexen höheren Funktionen der Verbindungen des SII ist bisher relativ wenig bekannt. Verbindungen zur Insula spielen wahrscheinlich bei der Verarbeitung von Forminformationen und affektiven Komponenten eine Rolle. Das Frontalhirn ist wahrscheinlich an haptischen Entscheidungsprozessen beteiligt. Die Verbindungen zum Temporallappen dienen den relevanten Gedächtnisprozessen.[7]

Efferente Signale erreichen den Parietallappen über neuronale Verbindungen mit diversen subkortikalen und kortikalen Gebieten; unter anderem den Basalganglien und dem Gyrus cinguli.

Unterschiede der neuronalen Erregung bei taktiler und haptischer Reizung[Bearbeiten]

Bei der haptischen Wahrnehmung ist der Motorkortex immer aktiv; sie steht damit im Gegensatz zur Wahrnehmung passiver Reizeinwirkungen, wie berührt zu werden. Im primären und sekundären somatosensorischen Kortex von Affen fand man Neuronen, die

  • feuern, wenn der Affe etwas berührt, aber nicht, wenn derselbe Affe an derselben Stelle mit demselben Objekt berührt wird;
  • feuern, wenn der Affe beim Ertasten aufmerksam ist, aber nicht, wenn er dabei abgelenkt ist;
  • feuern, wenn der Affe etwas Eckiges ergreift, aber nicht, wenn er etwas Rundes ergreift.

Explorationsstrategien zur Objekterkennung[Bearbeiten]

Folgende Erkundungsprozeduren (exploratory procedures) wurden identifiziert [9]

  1. Überstreichen der Oberfläche (lateral motion)
  2. Drücken (pressure)
  3. Umfassen (enclosure)
  4. Konturen nachfahren (contour following)

Erfasste Objekteigenschaften sind u. a. Größe, Gewicht, Kontur, Oberflächen- und Materialeigenschaften, Festigkeit und Temperatur eines Objekts oder Subjekts.

Grenzen der haptischen Wahrnehmung[Bearbeiten]

Der Tastsinn, in Form von (unspezifischen) Reaktionen auf Berührungen, ist der erste Sinn der sich beim Fetus entwickelt.[10][11] Schon 6 Wochen nach der Befruchtung sind bei extrauterinen (überlebenden) Feten durch Hautberührung ausgelöst Reaktionen sichtbar.[12][13]

Die haptische Wahrnehmungsschwelle (Reizschwelle) liegt beim aktiv explorierenden, gesunden erwachsenen Menschen bei rund 1µm (1mm = 1000µm). Experimentelle Untersuchungen konnten zeigen, dass eine einzelne Erhebung dieser Größenordnung auf einer hochglatten Oberfläche noch wahrgenommen werden kann.[14] Damit ist die Auflösungskapazität der haptischen Wahrnehmung um ein vielfaches größer als die der taktilen Wahrnehmung. Die Wahrnehmungsgrenzen beim unbewegten Subjekt (taktile Wahrnehmung) liegen an den sensibelsten Körperstellen (Fingerspitzen und Lippen) im Bereich um 1mm.[15]

Störungen der haptischen Sensitivität[Bearbeiten]

Eine Vielzahl von Erkrankungen und Störungen kann die haptische Wahrnehmungsfähigkeit beeinträchtigen. Neben Verletzungen der Haut (Schnittwunden, Verbrennungen etc.) sind vor allem Nervenläsionen (z.B. durch Verletzungen oder Durchblutungsstörungen) als Ursachen zu nennen. Zudem können metabolische, toxische und immunologische Ursachen Neuropathien hervorrufen, die zu sensiblen Ausfällen führen können. Einige Erkrankungen die zu sensibel betonten Neuropathien führen sind: Diabetes mellitus, chronische Niereninsuffizienz, Schilddrüsenstörungen (Hyper- und Hypothyreose) sowie Hepatitiden, Leberzirrhose und Alkoholabhängigkeit.

Anwendungsgebiete[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Martin Grunwald, Lothar Beyer (Hrsg.): Der bewegte Sinn: Grundlagen und Anwendungen zur haptischen Wahrnehmung. Birkhäuser, Basel u.a. 2001, ISBN 3-7643-6516-1.
  • Martin Grunwald (Hrsg.): Human Haptic Perception. Basics and Applications. Birkhäuser, Basel u.a. 2008, ISBN 978-3-7643-7611-6 (englisch).
  • Manuel Kühner: Haptische Unterscheidbarkeit mechanischer Parameter bei rotatorischen Bedienelementen, Dissertation, Technische Universität München, 2014 (Link)

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: Haptik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Weber, E. H. (1851). Die Lehre vom Tastsinne und Gemeingefühle auf Versuche gegründet. Friedrich Vieweg und Sohn.
  2. Dessoir, M. (1892). Über den Hautsinn. Arch. f. Anat. u. Physiol., Physiol. Abt., 175–339.
  3. Grunwald, M. & John, M. (2008). German pioneers of research into human haptic perception. In M. Grunwald (Ed.), Human Haptic Perception (pp. 15-39). Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser.
  4. a b Grunwald, M. (2001). Begriffsbestimmungen zwischen Psychologie und Physiologie. In M. Grunwald & L. Beyer (Hrsg.), Der bewegte Sinn - Grundlagen und Anwendungen zur haptischen Wahrnehmung (pp. 1-14). Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser.
  5. a b Grunwald, M. (2011). Das Sinnessystem Haut und sein Beitrag zur Körper- Grenzenerfahrung. In M. Schetsche & R. B. Schmidt (Eds.), Körperkontakt. Multidisziplinäre Erkundungen. (pp. 29-54). Giessen: Psychosozial-Verlag.
  6. Halata, Z. & Baumann, K. I. (2008). Anatomy of receptors. In M. Grunwald (Ed.), Human Haptic Perception (S. 85-92). Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser.
  7. a b Hsiao, S., & Yau, J. (2008). Neural basis of haptic perception. In M. Grunwald (Ed.), Human Haptic Perception (pp. 103-112). Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser.
  8. a b Kolb, B., & Whishaw I.Q. (1993). Neuropsychologie. Heidelberg, Berlin, Oxford: Spektrum. S.212ff
  9. Lederman, S. J., & Klatzky, R. L. (1987). Hand movements: A window into haptic object recognition. Cognitive psychology, 19(3), 342-368.
  10. Montagu, A. (1978). Touching – The human significance of the skin (2nd ed.). New York: Harper & Row.
  11. Hepper, P.G. (2008). Haptic perception in the human foetus. In M. Grunwald (Ed.), Human haptic perception (pp. 149-154). Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser.
  12. Hooker, D. (1942). Fetal reflexes and instinctual processes. Psychosomatic Medicine, 4, 199-205.
  13. Vilmar, K., & Bachmann, K.-D. (1991). Pränatale und perinatale Schmerzempfindung – Stellungnahme des wissenschaftlichen Beirats der Bundesärztekammer. (online), S.99.
  14. Louw, S., Kappers, A. M. L., & Koenderink, J. J. (2000). Haptic detection thresholds of Gaussian profiles over the whole range of spatial scales. Experimental Brain Research, 132, 369-374.
  15. Johnson, K. O. & Phillips, J. R. (1981). Tactile Spatial-Resolution. I. Two-Point Discrimination, Gap Detection, Grating Resolution, and Letter Recognition. Journal of Neurophysiology, 46, 1177-1191.