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Berührung ist das Gefühl von mechanischem Kontakt und Gewebeverformung. Kutane Mechanorezeptoren (Meissner-Körperchen, Pacinian-Körperchen, Ruffini-Zellen und Merkel-Zellen) reagieren auf verschiedene Aspekte der Verformung: statischer Druck, Verformungsgeschwindigkeit, Beschleunigung und Vibration. Bei jedem Typ handelt es sich um einen Sensor, der auf ein Frequenzband und eine Verformungsart spezialisiert ist.

Das Hertzsche Gesetz F = (4/3)E*R·^(3/2) beschreibt die Mechanik des sphärischen Kontakts in Weichgewebe: Die Kraft wächst mit ^1,5 (nichtlinear), was zu einer empfindlicheren Reaktion auf kleine Vertiefungen führt als eine lineare Beziehung. Die Schwellenauslenkung der Meissner-Körperchen beträgt 1 m vergleichbar mit der Rauheit sehr glatter Oberflächen erkennbar mit der Fingerspitze.

Pacini-Körperchen fungieren als resonante mechanische Oszillatoren: Ihre Resonanzfrequenz f_res = (1/2)(k/m) 250 Hz fällt mit den aussagekräftigsten Schwingungsfrequenzen für feine Textur und Schlupf zusammen. Ihr hoher Q (Qualitätsfaktor) macht sie sehr frequenzselektiv, aber außerhalb ihres Bandes unempfindlich. Sie sind für die Wahrnehmung von Vibrationen verantwortlich und für die Erkennung, ob eine Oberfläche rau oder glatt ist.

Die Scherwellengeschwindigkeit c_T = (G/) in der Haut (G 20 kPa, 1000 kg/m³) beträgt c_T 47 m/s, sehr langsam im Vergleich zum Schall in Luft. Taktile Schwingungen breiten sich als langsame Scherwellen im Körper aus, was das Gefühl der Ausbreitung von Schwingungen erklärt: Das Summen eines Motors ist in der gesamten Hand zu spüren, selbst wenn diese nur an einer Stelle berührt wird.

Die Eindringtiefe _pen der Schwingung im viskoelastischen Gewebe bestimmt, wie viele Mechanorezeptoren gleichzeitig aktiviert werden. Bei hoher Frequenz (großes ) nimmt _pen ab und nur die oberflächlichsten Rezeptoren reagieren; Bei niedriger Frequenz dringt das Signal tiefer ein und aktiviert Ruffini-Rezeptoren in der tiefen Dermis. Diese Frequenzabhängigkeit ist grundlegend für die Wahrnehmung von Texturen.

>Modell

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Beschreibung

ID:(0, 575)