Hautrezeptoren und intermodaler Intensitätsvergleich

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1 Name: Praktikumsleiter/~in: Matrikel: Datum: Aufgabe VII: Unterschrift/Stempel: 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 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 wahrgenommen werden 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 Simultane Lokalisation Raumschwellen [mm] Unterarm längs Unterarm quer Unterlippe Nase Nacken untere Rückenpartie Fingerbeere Sukzessive Raumschwellen [mm] Lehrbuchwerte (Simultan) [mm] 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 2. Schwellen für Vibrationsempfindungen Für den Vibrationssinn soll eine Intensitätsschwellenkurve in Abhängigkeit der Frequenz aufgenommen werden. Versuchsaubau: Ein Wechselstromgenerator versetzt eine Lautsprecher-Membran in Sinusschwingungen variabler Frequenz und Amplitude. Versuchsdurchführung: Stellen Sie am Wechselstromgenerator die Frequenzen F V entsprechend Tab. 2 in zufälliger Reihenfolge ein. Der verblindete (Augenklappe) und vertäubte (Kopfhörer) Proband legt die Fingerkuppe des rechten oder linken Mittelfingers auf die Lautsprechermembran 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 ] Die gemessenen relativen Intensitätsschwellen (Ordinate) werden auf logarithmisch gegen die Frequenzwerte logarithmisch auf der Abszisse aufgetragen und durch eine Ausgleichskurve 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 zwischen verschiedenen Reizmodalitäten verglichen werden 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 Referenzgewicht 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. Alle 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 Beginn 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 während der Messungen korrigierend hinzuweisen! 2

3 Tabelle 3: Intermodaler Intensitätsvergleich Druckreiz vs. Handkraft Lfd. Nr. Messung Referenz- Gewicht [ g ] Ref.-Handkraft F 200 [ N ] Gewicht [ g ] Mittelwert = [N] Handkraft F G [ 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 Ausgleichsgeraden bestimmt. Lehrbuchwert n Gew = 0,79 berechnet n Gew = Vergleichen Sie den berechneten Wert für n Gew ist mit dem Lehrbuchwert 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. 3

4 Tabelle 4: Intermodaler Intensitätsvergleich Schalldruckpegel vs. Handkraft Lfd. Nr. Referenz- Messung Reizstärke Referenz- Handkraft F 50 [ N ] Schalldruckpegel [ db SPL ] [ db SPL ] Mittelwert = [N] Handkraft F G [ 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 n SPL = 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-, Muskelund 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 Empfindungsstärke auf einer Zahlenskala gemessen (eigenmetrische Skala, Tab. 5). Dabei wird die Stärke 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. ] Die Wertepaare sind in Diagramm 3 grafisch darzustellen Diagramm 3: Eigenmetrische Skalenwerte der Haltekräfte von Gewichten 4

5 Kraftskala [rel. E.] Gewicht [g] Aus dem Anstieg der eingezeichneten Regressionsgeraden ist der Stevens-Exponent n zu bestimmen: Lehrbuchwert n Kraftsinn = 1,0 berechnet n Kraftsinn = Vergleichen Sie den berechneten Anstieg mit dem Lehrbuchwert. 5

6 Diagramm 1: Amplitudenschwellen der Vibrationsempfindung bei unterschiedlichen Sinusfrequenzen (Aufgabe 2) 6

7 Diagramm 2: Intermodale Intensitätsvergleiche zwischen Druck und Handkraft (Aufgabe 3.) sowie zwischen Schalldruckpegel und Handkraft (Aufgabe 4) 1. 7

8 Schwerpunkte zur Praktikumsvorbereitung Definieren Sie die Begriffe Sinnesmodalität und Sinnesqualität! Definieren die Begriffe Erkennungsschwelle, Wahrnehmungsschwelle und Unterschiedsschwelle! Beschreiben Sie das Weber Gesetz! Beschreiben Sie die Stevenssche Potenzfunktion und den intermodalen Intensitätsvergleich! Warum haben die Sinnesmodalitäten unterschiedliche Stevensexponenten? Definieren Sie die Begriffe Transformation, Transduktion und Adaptation! Was versteht man unter einem tonischen, phasischen oder einem tonischphasischen (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, Leitungsgeschwindigkeit der zugehörigen Nervenfaser, zentral Weiterleitung und Verarbeitung )! Beschreiben Sie die Thermorezeption der Haut (Lage der Rezeptoren in der Haut, wer ist für welche Sinnesqualitäten zuständig, Adaptationsverhalten, Leitungsgeschwindigkeit der zugehörigen Nervenfaser, Indifferenztemperatur, zentral Weiterleitung und Verarbeitung )! Beschreiben Sie die Nozizeptoren der Haut (Lage in der Haut, wer ist für welche Sinnesqualitäten zuständig, Adaptationsverhalten, Leitungsgeschwindigkeit der zugehörigen 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 Maßstab..wir setzen die Kenntnis diese Mittelstufen-Mathematik voraus) 8