Sensorik: Vom Wachsen und Schrumpfen der Glieder
Eigentlich hat Ihr Gehirn eine genaue Vorstellung von Ihrem Körper. Schließlich wird es ständig über die Vorgänge in und um den Körper herum auf dem Laufenden gehalten. Was passiert aber, wenn diese Informationen dem Körperbild widersprechen?
© Richard Zinken (Ausschnitt)
Woher wissen Sie eigentlich, wie es Ihrem Bein gerade so geht? Weil der Stoff der Hose am Bein, eine sanfte Berührung am Arm, ein Windstoß in das Gesicht und der kratzende Pulli im Rücken anzeigen, wo innen aufhört und außen beginnt. Zahlreiche Rezeptoren berichten Ihrem Gehirn ständig davon, was an den Grenzen Ihres Körpers zur Umwelt stattfindet. Zusätzlich gibt es auch innerhalb des Körpers zahlreiche Sensoren, die über Zustand und Form des Körpers informieren wie beispielsweise, dass ein Bein angewinkelt ist, ein Finger schmerzt oder die Muskeln des Arms allmählich versagen.
Ständig muss Ihr Gehirn all diese Informationen, die von innen und von außen auf es einprasseln, miteinander abgleichen, um ein sinnvoll zusammenhängendes Bild des Körpers in der Umwelt zu konstruieren. Zudem muss es überprüfen, ob dieses Bild mit der internen Repräsentation des Körpers im Gehirn übereinstimmt.
Was passiert jedoch, wenn die gemeldeten Informationen nicht zu dem Bild passen, die das Gehirn vom Körper hat? Meist verursachen die ständigen kleinen oder größeren Veränderungen des Körpers solche Unstimmigkeiten, und das Gehirn passt seine Repräsentation im Laufe der Zeit an. Es können jedoch auch gravierende Fehlwahrnehmungen auf Grund neurologischer oder psychiatrischer Erkrankungen auftreten – oder, wenn man als Versuchskaninchen an einem Experiment teilnimmt, in dem erforscht werden soll, wie das Gehirn Informationen von inneren und äußeren Sensoren mit seiner Karte des Körpers abgleicht.
So geschehen bei einer Studie des University Colleges London. Dort applizierten Patrick Haggard und Kollegen ihren Probanden Vibrationen im Bereich der Sehnen des Bizeps- und des Trizepsmuskels des still liegenden rechten Arms. Bei Vibrationen am Trizeps berichteten die Teilnehmer, es fühle sich an, als ob sich ihr Arm beuge und der mit der rechten Hand gehaltene Zeigefinger schrumpfe. Bei einer Stimulation des Bizeps dagegen gaben sie an, der Arm würde sich strecken und der linke Zeigefinger wachsen.
Wenn ein Körperteil plötzlich zu wachsen oder schrumpfen scheint, ist das an sich schon seltsam genug. Was aber passiert, wenn sich währenddessen auch noch ein Stück Metall auf ihm befindet – wächst und schrumpft es in gleichem Ausmaß mit? Um das herauszufinden, ließen die Wissenschaftler die Versuchsteilnehmer die Länge zweier an Zeigefinger und Stirn befestigter Metallstücke relativ zueinander schätzen. Dies stellt normalerweise für gesunde Probanden kein Problem dar. Durch die Vibrationen war jedoch die innere Wahrnehmung der Hand gestört. Melden die Sensoren der Haut die Länge der Metallstücke unabhängig davon zurück?
Die Antwort ist ein klares: "Kommt drauf an" – und zwar darauf, ob sich der Zeigefinger größer oder kleiner als gewöhnlich anfühlt. Wächst er durch die Stimulation am Bizeps, wächst das Metallstück mit. Die Wissenschaftler vermuten, dass das Gehirn das Gebiet, das den Finger repräsentiert, sofort neu kartiert. Auf diese Karte werden die taktilen Reize von außen projiziert und werden daher in gleichem Maße vergrößert wahrgenommen wie der Körperteil, den sie berühren.
Ganz anders dagegen, wenn der Finger schrumpft: Dann schätzten die Versuchsteilnehmer die Länge des Metallstücks richtig ein. Warum übernimmt das Gehirn in diesem Fall die Information nicht in seine Karte? Haggard vermutet, dass auf Grund der gewöhnlichen Entwicklung im Laufe des Lebens das Gehirn zwar auf das Wachsen von Gliedmaßen, nicht aber auf deren Schrumpfen eingestellt ist. Es unterzieht demnach die Information, ein Körperteil sei nun kürzer als bisher, einem Plausibilitäts-Check und weist sie als unsinnig zurück. Diese Theorie könnte auch erklären, warum Patienten nach einer Amputation häufig berichten, dass sie das verschwundene Körperteil immer noch spüren.
Überrascht waren die Wissenschaftler davon, dass es nur wenige Sekunden dauert, bis das Gehirn den scheinbar verlängerten Finger neu kartiert. Sie waren davon ausgegangen, dass eine Veränderung des Körperbildes eine deutlich längere Zeit beanspruchen würde. Ebenso schnell war die Wahrnehmung des Fingers nach dem Ausschalten der Vibrationen wieder realistisch.
Das sind beruhigende Neuigkeiten für jeden, der morgens mit dem Gefühl aufwacht, sein Kopf sei doppelt so dick wie am Abend zuvor: Auch diese Täuschung kann ebenso plötzlich verschwinden, wie sie gekommen ist. Meist passiert dies gekoppelt mit dem Vorsatz, nächstes Mal nicht ganz so tief ins Glas schauen, damit sich an der wahrgenommenen Größe des Kopfes erst gar nichts ändert.
Ständig muss Ihr Gehirn all diese Informationen, die von innen und von außen auf es einprasseln, miteinander abgleichen, um ein sinnvoll zusammenhängendes Bild des Körpers in der Umwelt zu konstruieren. Zudem muss es überprüfen, ob dieses Bild mit der internen Repräsentation des Körpers im Gehirn übereinstimmt.
Was passiert jedoch, wenn die gemeldeten Informationen nicht zu dem Bild passen, die das Gehirn vom Körper hat? Meist verursachen die ständigen kleinen oder größeren Veränderungen des Körpers solche Unstimmigkeiten, und das Gehirn passt seine Repräsentation im Laufe der Zeit an. Es können jedoch auch gravierende Fehlwahrnehmungen auf Grund neurologischer oder psychiatrischer Erkrankungen auftreten – oder, wenn man als Versuchskaninchen an einem Experiment teilnimmt, in dem erforscht werden soll, wie das Gehirn Informationen von inneren und äußeren Sensoren mit seiner Karte des Körpers abgleicht.
So geschehen bei einer Studie des University Colleges London. Dort applizierten Patrick Haggard und Kollegen ihren Probanden Vibrationen im Bereich der Sehnen des Bizeps- und des Trizepsmuskels des still liegenden rechten Arms. Bei Vibrationen am Trizeps berichteten die Teilnehmer, es fühle sich an, als ob sich ihr Arm beuge und der mit der rechten Hand gehaltene Zeigefinger schrumpfe. Bei einer Stimulation des Bizeps dagegen gaben sie an, der Arm würde sich strecken und der linke Zeigefinger wachsen.
Wenn ein Körperteil plötzlich zu wachsen oder schrumpfen scheint, ist das an sich schon seltsam genug. Was aber passiert, wenn sich währenddessen auch noch ein Stück Metall auf ihm befindet – wächst und schrumpft es in gleichem Ausmaß mit? Um das herauszufinden, ließen die Wissenschaftler die Versuchsteilnehmer die Länge zweier an Zeigefinger und Stirn befestigter Metallstücke relativ zueinander schätzen. Dies stellt normalerweise für gesunde Probanden kein Problem dar. Durch die Vibrationen war jedoch die innere Wahrnehmung der Hand gestört. Melden die Sensoren der Haut die Länge der Metallstücke unabhängig davon zurück?
Die Antwort ist ein klares: "Kommt drauf an" – und zwar darauf, ob sich der Zeigefinger größer oder kleiner als gewöhnlich anfühlt. Wächst er durch die Stimulation am Bizeps, wächst das Metallstück mit. Die Wissenschaftler vermuten, dass das Gehirn das Gebiet, das den Finger repräsentiert, sofort neu kartiert. Auf diese Karte werden die taktilen Reize von außen projiziert und werden daher in gleichem Maße vergrößert wahrgenommen wie der Körperteil, den sie berühren.
Ganz anders dagegen, wenn der Finger schrumpft: Dann schätzten die Versuchsteilnehmer die Länge des Metallstücks richtig ein. Warum übernimmt das Gehirn in diesem Fall die Information nicht in seine Karte? Haggard vermutet, dass auf Grund der gewöhnlichen Entwicklung im Laufe des Lebens das Gehirn zwar auf das Wachsen von Gliedmaßen, nicht aber auf deren Schrumpfen eingestellt ist. Es unterzieht demnach die Information, ein Körperteil sei nun kürzer als bisher, einem Plausibilitäts-Check und weist sie als unsinnig zurück. Diese Theorie könnte auch erklären, warum Patienten nach einer Amputation häufig berichten, dass sie das verschwundene Körperteil immer noch spüren.
Überrascht waren die Wissenschaftler davon, dass es nur wenige Sekunden dauert, bis das Gehirn den scheinbar verlängerten Finger neu kartiert. Sie waren davon ausgegangen, dass eine Veränderung des Körperbildes eine deutlich längere Zeit beanspruchen würde. Ebenso schnell war die Wahrnehmung des Fingers nach dem Ausschalten der Vibrationen wieder realistisch.
Das sind beruhigende Neuigkeiten für jeden, der morgens mit dem Gefühl aufwacht, sein Kopf sei doppelt so dick wie am Abend zuvor: Auch diese Täuschung kann ebenso plötzlich verschwinden, wie sie gekommen ist. Meist passiert dies gekoppelt mit dem Vorsatz, nächstes Mal nicht ganz so tief ins Glas schauen, damit sich an der wahrgenommenen Größe des Kopfes erst gar nichts ändert.
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