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Aufgabe VII: SOMATOSENSORIK Hautrezeptoren und intermodaler Intensitätsvergleich

1. Teilversuche 1. Rezeptive Felder (jede(r) Studierende) 2. Vibrationsschwelle (eine Person pro Kleingruppe) 3. Intermodalitätsvergleich (eine Person pro Kleingruppe) 4. Propriorezeption (eine Person pro Kleingruppe)

1. Rezeptive Felder − Simultane und sukzessive Raumschwellen

Bitte tragen Sie in Vorbereitung des Praktikums Lehrbuchwerte in die Anleitung ein. Bestimmen Sie mit einem Tastzirkel die Raumschwellen für den Tastsinn an verschiedenen Orten der Körperoberfläche (Tab. 1). Dieser Teilversuch wird von jedem Praktikumsteilnehmer(in) durchgeführt und sollte nicht länger als 15 Minuten pro Person dauern.

1.1. Simultane Raumschwellen

Setzen Sie die Spitzen des Tastzirkels möglichst gleichzeitig schräg auf. Bestimmen Sie bei schrittweise abnehmendem bzw. zunehmendem Abstand der Spitzen den kleinsten Abstand, bei dem gerade noch zwei getrennte Druckempfindungen bzw. Berührungen wahrgenom-men werden.

1.1.2. Sukzessive Raumschwellen

Setzen Sie die Spitzen des Tastzirkels im Abstand von ca. 0,5 – 1 sec nacheinander schräg auf. Bestimmen Sie bei schrittweise abnehmendem bzw. zunehmendem Spitzenabstand den kleinsten Abstand, bei dem gerade noch zwei getrennte Hautempfindungen wahrgenommen werden.

Tabelle1: Simultane und sukzessive taktile Raumschwellen

Lokalisation Simultane

Raumschwellen [mm]

Sukzessive Raumschwellen

[mm]

Lehrbuchwerte (Simultan)

[mm] Unterarm – längs Unterarm – quer

Unterlippe Nase

Nacken untere Rückenpartie

Fingerbeere

Vergleichen Sie die praktische und theoretische Größe der simultanen und sukzessiven Raumschwellen sowie die Ergebnisse der verschiedenen Hautstellen miteinander.

Warum ist die sukzessive Raumschwelle kleiner als die simultane Raumschwelle ?

2. Schwellen für Vibrationsempfindungen

Für den Vibrationssinn soll eine Intensitätsschwellenkurve in Abhängigkeit der Frequenz aufgenommen werden. Versuchsaubau: Ein Wechselstromgenerator versetzt eine Lautsprecher-Membran in Si-nusschwingungen variabler Frequenz und Amplitude.

Versuchsdurchführung: Stellen Sie am Wechselstromgenerator die Frequenzen FV ent-sprechend Tab. 2 in zufälliger Reihenfolge ein. Der verblindete (Augenklappe) und vertäubte (Kopfhörer) Proband legt die Fingerkuppe des rechten oder linken Mittelfingers auf die Laut-sprechermembran auf. Die Amplitude V p-p wird aufsteigend verändert. Für eine bestimmte Frequenz signalisiert der Proband durch Drücken eines Lichtsignals bei welcher Amplitude er eine Vibration gerade wahrgenommen hat. Der entsprechende Schwellenwert ist in die Tabelle einzutragen.

Tabelle 2: relative Intensitätsschwellen der Vibrationsempfindung

Vibrations-Frequenz F V

[ Hz ]

Amplituden- Schwelle V p-p

[ V ]

Vibrations-Frequenz F V

[ Hz ]

Amplituden- Schwelle V p-p

[ V ] 30 190 50 210 70 260 90 310

110 360 130 410 150 460 170 510

Die gemessenen relativen Intensitätsschwellen (Ordinate) werden auf logarithmisch gegen die Frequenzwerte logarithmisch auf der Abszisse aufgetragen und durch eine Ausgleichs-kurve interpoliert. (Diagramm 1).

Welcher Kurventyp liegt vor ?

Bei welcher Frequenz liegt die Absolutschwelle? F V ABS = [ Hz ]

3. Intermodaler Intensitätsvergleich

Die Beziehung zwischen einer Reizintensität (R) und der Empfindungsstärke (E) soll zwi-schen verschiedenen Reizmodalitäten verglichen werden. 3.1. Vergleich Druck-Handkraft

Ein Unterarm der verblindeten Versuchsperson wird in die Armauflage unter einen Lift für auswechselbare Meßgewichte gelegt. Die andere Hand hält das Hand-Dynamometer. Der Proband quantifiziert die Empfindungsstärke beim Auflegen verschiedener Gewichte auf den Unterarm durch einen adäquaten isometrischen Druck der Hand. Er wählt zu einem Refe-renzgewicht von 200g eine mittlere Handkraft als Standard. Einzelmessungen sollen etwa gleichlang sein (ca. 3 – 4 s). Zuerst wird das größte, dann das kleinste Gewicht getestet. Al-le anderen Testgewichte sind in zufälliger Reihenfolge aus Tab. 3 zu wählen. Vor jedem neuen Testgewicht wird das Referenzgewicht auflegen und gemessen (s. Tab. 3). Der Be-ginn jeder Referenzmessung ist der Versuchsperson mitzuteilen! Die Referenz-Handkräfte werden in Tabelle 3 eingetragen und am Ende gemittelt.

Auf große Abweichungen der Handkraft bei der Codierung des Referenzgewichts ist wäh-rend der Messungen korrigierend hinzuweisen!

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Tabelle 3: Intermodaler Intensitätsvergleich Druckreiz vs. Handkraft

Lfd. Nr. Mes-sung

Referenz-Gewicht

[ g ]

Ref.-Handkraft F 200 [ N ]

Gewicht [ g ]

Handkraft F G [ N ]

2 200 30 200 50 200 70 200 90 200 110 200 130 200 150 200 170 200 230 200 260 200 290 200 320 200 350 200 380 200 410 200 440 200 470 1 200 500 Mittelwert = [N]

Die Handkraft-Werte werden in Diagramm 2 auf der Ordinate eines doppeltlogarithmischen Koordinatensystems gegen die Auflagegewichte (Abszisse) aufgetragen.

Der Stevens-Exponent „n“ wird durch Ausmessen der Steigung einer eingezeichneten Aus-gleichsgeraden bestimmt. Lehrbuchwert nGew = 0,79 berechnet nGew =

Vergleichen Sie den berechneten Wert für n Gew ist mit dem Lehrbuchwert.

3.2. Vergleich Schalldruckpegel (SPL) - Handkraft

Ein 1000 Hz-Ton variabler Intensität (= Schalldruckpegel in dB SPL) wird in Beziehung zu einer adäquaten Handkraft gesetzt.

Die verblindete Versuchsperson ordnet vor jeder Messung einem Referenz-Schalldruckpegel von 50 dB SPL eine mittlere Handkraft als Vergleichsmaß zu (bei großen Schwankungen korrigierend eingreifen s.o.). Die Dauer des Tones soll etwa gleich bleiben (ca. 3-4 s). Der größte und kleinste Schalldruck in Tabelle 4 sind zuerst zu testen.

Danach wird die Handkraft entsprechend den zufällig ausgewählten Schalldruckpegeln der Tab. 4 gemessen und protokolliert.

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Tabelle 4: Intermodaler Intensitätsvergleich Schalldruckpegel vs. Handkraft Lfd. Nr.

Messung Referenz- Reizstärke [ dB SPL ]

Referenz-Handkraft F 50 [ N ]

Schalldruck- pegel

[ dB SPL ]

Handkraft F G

[ N ] 2 50 20 50 25 50 30 50 35 50 40 50 45 50 55 50 60 50 65 50 70 50 75

1 50 80

Mittelwert = [N]

Tragen Sie die Messwerte doppeltlogarithmisch in Diagramm 2 auf: Schalldruckpegel L [dB SPL] auf der Abszisse, Handkraft in [g] auf der Ordinate, Ausgleichsgerade einzeichnen, graphische Bestimmung des Stevens-Exponenten n wie in Aufgabe 3.1. Lehrbuchwert n SPL = 0,35 berechnet nSPL =

Vergleichen Sie den berechneten Wert für n SPL mit dem Lehrbuchwert

4. Propriozeption – Subjektive Empfindungsstärke des Kraftsinnes

Bei der Gewichtsabschätzung werden die sensorischen Informationen von Gelenk-, Muskel- und Hautrezeptoren gleichzeitig verarbeitet. Durch den simultanen Vergleich eines zufällig gewählten unbekannten Gewichtes zwischen 100 und 5000 g in der einen Hand mit einem Referenzgewicht von 1000 g in der anderen Hand wird die unterschiedliche Empfindungs-stärke auf einer Zahlenskala gemessen (eigenmetrische Skala, Tab. 5). Dabei wird die Stär-ke der Kraftempfindung im Vergleich zum Bezugsgewicht von 1000 g in relativen Einheiten (1000 g = Zahlenwert „1000“) geschätzt. Die Augen sind wieder abzudecken ! Tabelle 5: Gewichtsvergleich

Gewichtsstufe [ g ]

Zahlenwert [ rel. E. ]

Gewichtsstufe [ g ]

Zahlenwert [ rel. E. ]

100 1000 150 1500 200 2000 300 2500 400 3000 500 3500 600 4000 700 4500 800 5000

Die Wertepaare sind in Diagramm 3 grafisch darzustellen Diagramm 3: Eigenmetrische Skalenwerte der Haltekräfte von Gewichten

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Kraftskala [rel. E.] 10 000

1000 100

100 1000 10 000 Aus dem Anstieg der eingezeichneten Regressionsgeraden ist der Stevens-Exponent n zu bestimmen:

Lehrbuchwert nKraftsinn = 1,0 berechnet n Kraftsinn =

Vergleichen Sie den berechneten Anstieg mit dem Lehrbuchwert.

Gewicht [g]

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Diagramm 1: Amplitudenschwellen der Vibrationsempfindung bei unterschiedlichen Sinus-frequenzen (Aufgabe 2)

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Diagramm 2: Intermodale Intensitätsvergleiche zwischen Druck und Handkraft (Aufgabe 3.) sowie zwischen Schalldruckpegel und Handkraft (Aufgabe 4)

1.

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Schwerpunkte zur Praktikumsvorbereitung Definieren Sie die Begriffe Sinnesmodalität und Sinnesqualität! Definieren die Begriffe Erkennungsschwelle, Wahrnehmungsschwelle und Unter-schiedsschwelle! Beschreiben Sie das Weber Gesetz! Beschreiben Sie die Stevenssche Potenzfunktion und den intermodalen Intensitäts-vergleich! Warum haben die Sinnesmodalitäten unterschiedliche Stevensexponenten? Definieren Sie die Begriffe Transformation, Transduktion und Adaptation! Was versteht man unter einem tonischen, phasischen oder einem tonisch-phasischen (PD) Sensor? Was ist ein rezeptives Feld? Beschreiben Sie die Mechanorezeption der Haut (Lage der Rezeptoren in der Haut, wer ist für welche Sinnesqualitäten zuständig, Adaptationsverhalten, Leitungsge-schwindigkeit der zugehörigen Nervenfaser, zentral Weiterleitung und Verarbei-tung……)! Beschreiben Sie die Thermorezeption der Haut (Lage der Rezeptoren in der Haut, wer ist für welche Sinnesqualitäten zuständig, Adaptationsverhalten, Leitungsge-schwindigkeit der zugehörigen Nervenfaser, Indifferenztemperatur, zentral Weiterlei-tung und Verarbeitung ……)! Beschreiben Sie die Nozizeptoren der Haut (Lage in der Haut, wer ist für welche Sin-nesqualitäten zuständig, Adaptationsverhalten, Leitungsgeschwindigkeit der zugehö-rigen Nervenfaser, neurogene Entzündung, zentral Weiterleitung und Verarbeitung, absteigende Bahnen ……)! Was versteht man unter Propriorezeption? Was versteht man unter einem dekadischen Logarithmus? (fast alle Auswertungen in diesem Praktikum erfolgt im logarithmischen Maß-stab…..wir setzen die Kenntnis diese Mittelstufen-Mathematik voraus)

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