#Wie wir soziale Berührungen interpretieren

Zwischenmenschliche Berührungen sind ein wichtiger Kanal für soziale und emotionale Interaktionen. Intuitiv spüren wir, ob eine Person, die uns berührt, damit Liebe oder Dankbarkeit ausdrücken möchte, ob sie uns beruhigen oder unsere Aufmerksamkeit erwecken möchte. Doch woher weiß unser Gehirn, was das Streicheln, Antippen oder Drücken bedeuten soll? Eine Studie zeigt nun, dass wahrscheinlich vor allem zwei Typen von Nervenzellen in der Haut die für die Interpretation wichtigen Signale liefern. Die Erkenntnisse könnten auch dabei helfen, Prothesen „mit Gefühl“ zu entwickeln.

Berührungen funktionieren wie eine Art eigene Sprache. Meist verstehen wir intuitiv, welche Gefühle uns eine Person, die uns berührt, damit übermitteln möchte. Streichelt uns unser Partner mit den Fingerspitzen zärtlich über den Arm, nehmen wir das als Ausdruck von Liebe wahr. Legt er dagegen mit leichtem Druck seine ganze Hand auf unseren Arm, müssen wir uns wahrscheinlich auf eine traurige Nachricht gefasst machen. Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass solche Signale selbst unter Fremden verstanden werden – sogar, wenn man den Gesichtsausdruck des Gegenübers nicht sieht und die Berührung am Unterarm die einzige Informationsquelle darstellt.

Doch wie verarbeitet unser Nervensystem diese fein justierten Signale? Welche Informationen aus den Nervenzellen der Haut benötigt unser Gehirn, um die sozialen Berührungen richtig zu interpretieren?

Zwei Arten von Nervenzellen besonders wichtig

Um diese Fragen zu klären, hat ein Team um Shan Xu von der University of Virginia in Charlottesville gemessen, wie die Neuronen in der Haut auf verschiedene Arten von Berührungen reagieren. In dem Experiment berührte ein Mitglied des Forschungsteams den Unterarm von Testpersonen, um bestimmte Emotionen und Absichten zu vermitteln – beispielsweise ein langsames Streicheln zur Beruhigung oder ein Antippen zum Erwecken von Aufmerksamkeit. Dabei griffen die Forschenden auf festgelegte Berührungsmuster zurück, die früheren Studien zufolge als Ausdruck von Glück, Liebe, Dankbarkeit oder Traurigkeit verstanden werden oder welche zur Beruhigung oder zum Erwecken von Aufmerksamkeit genutzt werden. Währenddessen maßen die Forschenden über feine Elektroden die Aktivität von sechs verschiedenen Typen von Neuronen in der Haut der Testpersonen.

Anschließend trainierten Xu und ihr Team ein maschinelles Lernmodell darauf, die Nervensignale den verschiedenen Berührungen zuzuordnen – ähnlich, wie unser Gehirn es tut. Dabei zeigte sich, dass zwar alle sechs Neuronentypen Signale ans Gehirn senden, doch nicht alle Signale gleich wichtig sind. „Wir stellten fest, dass nur zwei Neuronentypen alle benötigten Signale lieferten, um zwischen den verschiedenen Arten von Berührung unterscheiden zu können“, berichtet Xus Kollegin Sarah McIntyre. „Das deutet darauf hin, dass diese beiden Arten von Neuronen eine besondere Funktion haben, die uns hilft, den Unterschied zwischen verschiedenen Arten von sozialer Berührung zu verstehen.“

Bei der einen Art von Nervenzellen handelt es sich um sogenannte schnell adaptierende Haarfollikel-Afferenzen (HFA). Diese Sinneszellen sind mit den Haarfollikeln in der Haut verbunden und reagieren rasch auf Veränderungen, etwa wenn ein Haar bewegt wird. Bleibt das Haar in der neuen Position, senden die Rezeptoren keine weiteren Signale. Die andere Art von Nervenzellen, genannt langsam adaptierende Typ-2-Rezeptoren (SA-II), reagiert hingegen vor allem auf Dehnungsreize. So signalisieren diese Rezeptoren auch statische Berührungen, zum Beispiel durch eine Hand, die still auf der Haut gehalten wird. Zusammen ermöglichen diese beiden Neuronen-Typen es uns, verschiedene Berührungen zu unterscheiden. Um eine Berührung zu identifizieren, genügte dem maschinellen Lernmodell üblicherweise eine Feuerdauer der Nervenzellen von etwa drei bis vier Sekunden, wie das Team berichtet.

Grundlage für “fühlende” Prothesen

„Bei unserer Forschung geht es darum, die Grundlagen zu verstehen, wie unser Nervensystem funktioniert“, erklärt McIntyre. Doch das Wissen könnte auch praktische Anwendungen in der Medizin finden: „Wenn wir verstehen, wie das Gehirn die Signale der verschiedenen Berührungsarten interpretiert, kann dieses Wissen langfristig hilfreich sein, wenn es darum geht, alters- oder krankheitsbedingte Gefühlsstörungen zu beheben. Dieses Wissen kann auch bei der Entwicklung von Gliedmaßenprothesen nützlich sein, die mit dem Nervensystem interagieren und von Menschen benutzt werden können, die ein Körperteil verloren haben.“

Wie genau das maschinelle Lernmodell anhand der Nervensignale zwischen den verschiedenen Berührungen unterschieden hat, ist noch unklar. In zukünftigen Studien wollen die Forschenden daher herausfinden, auf welche mechanischen Eigenschaften der sozialen Berührungen die verschiedenen Arten von Neuronen genau reagieren.

Quelle: Shan Xu (University of Virginia) et al., IEEE Transactions on Affective Computing, doi: 10.1109/TAFFC.2024.3435060

© wissenschaft.de – Elena Bernard