Wahrnehmung schwellennaher taktiler Vibrationsreize

Abstract

Psychophysische Untersuchungen haben in den letzten Jahren gezeigt, dass schwellennahe taktile Reizung mit Intensitäten nahe der Wahrnehmungsschwelle nur zu einem Prozentsatz richtig lokalisiert werden können. Die fehllokalisierten Reize, auch Misslokalisationen genannt, weisen kein zufälliges Antwortmuster auf die anderen Finger auf, sondern werden bevorzugt an den benachbarten Fingern lokalisiert. Es existieren 2 Hypothesen zur Entstehung dieser systematischen Misslokalisationen. Die periphere Entstehung des Misslokalisationsphänomens basiert auf der Beobachtung, dass die in der Haut liegenden taktilen Rezeptoren unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen und unterschiedlich große rezeptive Felder besitzen. Die empfindlichsten Rezeptoren sind die Vater-Paccini-Körperchen. Sie habe sehr große rezeptive Felder und könnten damit für das Entstehen von Misslokalisationen bei Reizung mit geringen Intensitäten verantwortlich sein. Eine alternative Hypothese (zentrale Hypothese) nimmt an, dass die systematischen Misslokalisationen die Folge von überlappenden subkortikalen oder kortikalen Fingerrepräsentationen sein könnten, die insbesondere bei Reizung mit schwachen Intensitäten verstärkt auftreten. Die vorliegende Arbeit versucht mittels eines psychophysischen Ansatzes herauszufinden, ob die beobachtbaren systematischen Misslokalisationen bei schwellennaher Reizung peripher auf Ebene der Hautrezeptoren entstehen, oder ob sie ein zentrales Phänomen darstellen. In dem Experiment sollten 13 Probanden schwellennahe taktile Vibrationsreize an 3 Fingern lokalisieren. Dabei wurde unter Ausnutzung der unterschiedlichen Frequenzcharakteristik der verschiedenen Hautrezeptoren in 2 Teilexperimenten untersucht, ob eine Beteiligung der Vater-Paccinischen-Körperchen an der Entstehung systematischer Misslokalisationen in Frage kommt. Die Ergebnisse beider Versuchsteile schließen eine Mitwirkung der Vater-Paccini-Körperchen an der Entstehung systematischer Misslokalisation aus. Die Befunde legen daher nahe, dass das Misslokalisationsphänomen eine Folge zentraler Verarbeitung schwellennaher Reize ist.

Principles of brain function can be disclosed by studying their limits during performance. Tactile stimuli with near-threshold intensities have been used to assess features of somatosensory processing. When stimulating fingers of one hand using near-threshold intensities, localization errors are observed that deviate significantly from responses obtained by guessing - incorrectly located stimuli are attributed more often to fingers neighbouring the stimulated one than to more distant fingers. Two hypotheses to explain the findings are proposed. The 'central hypothesis' posits that the degree of overlap of cortical tactile representations depends on stimulus intensity, with representations less separated for near-threshold stimuli than for suprathreshold stimuli. The 'peripheral hypothesis' assumes that systematic mislocalizations are due to activation of different sets of skin receptors with specific thresholds. The present experiments were designed to decide between the two hypotheses. Taking advantage of the frequency tuning of somatosensory receptors, their contribution to systematic misclocalizations was studied. In the first experiment, mislocalization profiles were investigated using vibratory stimuli with frequencies of 10, 20 and 100 Hz. Unambiguous mislocalization effects were only obtained for the 10-Hz stimulation, precluding the involvement of Pacinian corpuscles in systematic mislocalization. In the second experiment, Pacinian corpuscles were functionally eliminated by applying a constant 100-Hz vibratory masking stimulus together with near-threshold pulses. Despite masking, systematic mislocation patterns were observed rendering the involvement of Pacinian corpuscles unlikely. The results of both experiments are in favor of the 'central hypothesis' assuming that the extent of overlap in somatosensory representations is modulated by stimulus intensity.