Biologie

Die Haut ist nicht nur unser größtes Organ, das mit anderthalb bis zwei Quadratmetern Fläche das Körperinnere schützend umhüllt - sie ist auch eines unserer wichtigsten Sinnesorgane. Sensoren in der Haut helfen uns, die Umwelt durch Tasten wahrzunehmen: jeden Druck, jede Berührung, jeden Windhauch oder auch die Temperaturschwankungen zu erfühlen.

Kleinkind umfasst Daumen eines Erwachsenen — Der Tastsinn ist für Groß und Klein sehr wichtig picture-alliance; dpa

Dazu sitzen verschiedene Sinneszellen und Nervenenden unterschiedlich tief in den Hautschichten. Die einen reagieren empfindlich auf feinste Berührungen, die anderen auf großflächigen Druck. Einige sind auf Wärme und Kälte spezialisiert und wieder andere nur auf Schmerz. Dabei sind die Hautflächen aber unterschiedlich empfindsam, so dass einige die Berührung nur sehr grob wahrnehmen, während andere feinste Abstufungen ertasten können.

Säuglinge und Kleinkinder

Baby nimmt etwas in den Mund picture-alliance / ZB

Babys und Kleinkinder stecken erst mal alles in den Mund. Kein Wunder, da sitzen am meisten Tastrezeptoren. Der Tastsinn entwickelt sich schon im Mutterleib ab der achten Schwangerschaftswoche, und bei der Geburt ist er der am weitesten entwickelte Sinn des Babys.

Die ganze Haut nimmt wahr, aber natürlich sitzen die meisten Tastrezeptoren in Lippen und Zunge. Die Kinder sammeln auf diese Weise Informationen über ihre Umwelt, über die Form und Beschaffenheit der Gegenstände, und es dauert ungefähr ein halbes Jahr, bis sie das mit den Fingern auch nur halbwegs genauso gut können.

Schon Babys finden Massage sehr angenehm. SWR, Dörte Saße

Feinere Unterschiede zu ertasten dauert noch länger, obwohl auch in den Fingerspitzen sehr viele Tastrezeptoren sitzen. Das Fingertasten erfordert eine Koordination der Bewegungen, die der Säugling erst lernen muss.

Dazu kommt, dass die Reizweiterleitung bei kleinen Kindern noch nicht gut entwickelt ist. Die Signale der Rezeptoren werden über das Rückenmark an das Gehirn weitergeleitet, doch die Nervenzellen im Körper sind noch im Aufbau. Erst mit einem halben bis einem Jahr sind die Neuronen weitgehend mit einer Markscheide (Myelinhülle) ummantelt, die für die Weiterleitung der elektrischen Signale eine zentrale Bedeutung haben. Und auch dann noch werden die Reize langsamer weitergeleitet als bei älteren Kindern und Erwachsenen.

Das Kleinkind muss die Reizverarbeitung trainieren, und deshalb sind Körperkontakt und das Ertasten der Umwelt so wichtig. Sein ganzer Körper arbeitet den ganzen Tag daran; selbst im Schlaf entwickeln sich Nervenverbindungen weiter. Bei Tieren wie bei Menschen bildet sich auf diese Weise auch die Fähigkeit zum emotionalen Ausdruck, zum sozialen Umgang mit anderen und nicht zuletzt zum Lernen. Ohne trainierten Tastsinn ist auch die Intelligenz niedriger.

Die Bedeutung des Tastsinns für Blinde

Ein Blinder mit Taststock picture-alliance; dpa

Wenn Menschen und Tiere nicht sehen können, werden durch ständige Übung ihre anderen Sinnesorgane deutlich schärfer. Zum einen werden sie intensiver genutzt als bei Sehenden, zum anderen sind auch im Hirn Areale frei, die normalerweise zum Verarbeiten von Bildeindrücken belegt sind. So findet man bei Blinden, dass ihre Hirnbereiche teilweise anders aktiv sind als üblich. Der somatosensorische Cortex nimmt zum Beispiel größeren Raum ein.

Noch vor dem Hören ist der Tastsinn normalerweise der wichtigste Wahrnehmungskanal von Blinden. Er kommt beim Befühlen der direkten Umgebung ebenso zum Einsatz wie im etwas weiteren Umfeld: Als verlängerter Fuß erfühlt der Blindenstock den Untergrund. Mit ihrem Tastsinn machen sich Blinde ein erstaunlich genaues Bild ihrer Umwelt. Zusätzliche Hilfe bekommen sie z. B., wenn Aufzugtasten oder Stadtpläne auch in Blindenschrift markiert sind oder die Euro-Münzen alle unterschiedliche Randriffelungen haben.

Blindenschrift ertasten picture-alliance / dpa

Wollen Blinde Bücher und Zeitungen erforschen, müssen sie sich entweder vorlesen lassen oder sie über Brailleschrift ertasten. Zusatzgeräte zum Computer lesen auch digitale Texte vor oder setzen sie in Brailleschrift um, so dass viele Blinde sehr gut mit Computer und Internet umgehen können.

Auch auf anderen Gebieten hilft die moderne Technik: So gibt es Ultraschall- oder Infrarot-Blindenstöcke, die auch die etwas weitere Umgebung ertasten und über Vibrationen im Stockgriff zurückmelden. Einige Blinde können aber darauf verzichten. Sie berichten, dass ihr Körper eine Art Ferntastsinn entwickelt hat: Auch ohne das Hören können sie Wände und große Hindernisse aus der Entfernung spüren.

Die Braille-Schrift und ihre Umsetzung

Der Franzose Louis Braille ist der Vater der heute weltweit verbreiteten Punktschrift für Blinde. Er war als Dreijähriger selbst erblindet, bewies aber als Schüler der allerersten Blindenanstalt in Paris außergewöhnliche Fähigkeiten und hatte schon mit 16 Jahren, im Jahr 1825, ein ausgereiftes Schriftsystem aus sechs Punkten entwickelt. Damals konkurrierte es gegen andere Alphabete aus Reliefbuchstaben oder Punkten und setzte sich erst 25 Jahre später erst in Frankreich und dann in anderen Ländern durch. Seit 1873 ist die Brailleschrift auch im deutschsprachigen Raum verbindlich.

Das Schema der Braille-Schrift Shutterstock

In Braille liegt jeder Buchstabe auf einem Raster von sechs Punkten, drei Reihen und zwei Spalten. Die Buchstaben ergeben sich daraus, auf welchem dieser sechs Felder Punkte stehen - von einem einzelnen bis zu allen sechs Punkten sind 64 verschiedene Kombinationen möglich. Das reicht für alle Grundbuchstaben der deutschen Sprache, die zehn Ziffern 0 bis 9, die wichtigsten Satzzeichen sowie die häufigsten Sonderzeichen und Buchstabenkombinationen. In anderen Sprachen gelten dieselben Kombinationen für andere Buchstaben - die westeuropäischen Braille-Buchstabentabellen sind untereinander sehr ähnlich, doch lässt sich mit den sechs Punkten auch griechisch, russisch, hebräisch, arabisch und sogar chinesisch schreiben. Seit 1980 gibt es eine Erweiterung auf acht Punkte, was 256 verschiedene Zeichen möglich macht.

Wichtig ist, dass die sechs Punkte weit genug auseinander stehen, um von der Fingerkuppe als Einzelpunkte wahrgenommen zu werden. Üblicherweise sind das zwei Millimeter Abstand von Punkt zu Punkt. Geübte Braille-Leser kommen mit ihren Fingerspitzen fast ebenso schnell durch einen Text wie Sehende, die ihre Augen über die Buchstaben wandern lassen müssen. Traditionell wurden die von hinten mit einer Schablone in Papier eingedrückt, so dass sie auf der Vorderseite hervorstehen. Eine Stanzmaschine beschleunigte das ab etwa 1900.

Verena Bentele nutzt an ihrem Computer spezielle Software für Blinde. SWR

Der Computer als Hilfsmittel für Blinde

Das Computerzeitalter hat Blinden das Lesen weiter vereinfacht. Passende Software hilft ihnen, durchs Internet zu browsen, indem sie die Webseiten vorliest oder in Braille-Schrift umsetzt. Die Tastatur ist dann durch eine Braille-Zeile erweitert: Ein Streifen, aus dem kleine Plastikkuppen flexibel hoch und runter fahren und die Braille-Punkte darstellen. Viele Blinde Internetsurfer lesen lieber schnell mit den Fingern, als auf das Vorlesen durch ein Programm zu warten.

Wichtig ist in dem Zusammenhang übrigens, dass Webseiten "barrierefrei" gestaltet werden. Das bedeutet, dass bestimmte Vorgaben bei der Programmierung eingehalten werden müssen, wie z. B. dass alle Bilder auch ganz kurz beschrieben sind. Dann kann eine Webseite von solchen Programmen gut vorgelesen werden.

Wie funktioniert Sinneswahrnehmung bei Tieren?

Und auch die Körperhaare liefern Berührungsinformationen, weil Nervenenden an ihrer Wurzel jede Erschütterung melden. Dieses System ist bei vielen Tieren besonders empfindlich: Die Schnurr- oder Tasthaare, von Katzen, aber auch von Nagetieren oder Seehunden sind so fein eingestellt, dass sie ihre Augen für die Nahrungssuche und Jagd kaum brauchen.

Das Konzept der Schnurrhaare

Schnurr- oder Tasthaare, auch Sinushaare oder Vibrissen genannt, unterstützen den Tastsinn vieler Säugetiere, besonders von Landraubtieren und Nagern, aber auch von Robben. Die Haare sitzen vor allem im Gesicht und auch an den Beinen und Pfoten und sind außergewöhnlich lang und fest im Vergleich zur restlichen Körperbehaarung. Während die Tastsensoren in der Schnauze für direkte Berührung zuständig sind, erkunden die Tasthaare die etwas weitere Umgebung.

Die Tasthaare einer Maus decken eine Fläche ab, die ungefähr dem Querschnitt der Maus entspricht picture-alliance / dpa

Beim Fühlen helfen sie, weil ihre Wurzel, der Haarbalg, von feinen Nervenenden umschlungen ist. Wird die Haarspitze ausgelenkt, bewegt sich nach dem Hebelprinzip auch das andere Ende. Die Anordnung der Haare gibt den Tieren selbst im Dunkeln eine gute Rückmeldung über Gegenstände, Beute oder auch Luftbewegungen in der nahen Umgebung. Bei Katzen melden die Tasthaare schon im Vorfeld, ob ihr Körper durch eine Öffnung passen wird. Pferde und Rinder begutachten damit vor allem ihr Futter.

Schnittbild der Haut mit Haarbalg picture-alliance; dpa / Klett GmbH

Auch Ratten, Kaninchen und andere Nagetiere nutzen ihre Vibrissen zur Orientierung. Maulwürfe und Nacktmulle, die vorwiegend unter der Erde leben, besitzen zahlreiche Tasthaare im Gesicht, an den Pfoten und auch der Schwanzspitze und erspüren Erschütterungen der Erde. Für die Nacktmulle sind die Tasthaare sogar die einzige Körperbehaarung, dafür besitzen sie sogar welche im Maul.

An Hauskatzen und Hunden lässt sich besonders gut beobachten, wie sie die Tasthaare um die Schnauze und über den Augen aktiv zur Erkundung einsetzen. Stehen sie breit gefächert und vorwärts gerichtet, so ist das Tier aufmerksam, angespannt und bereit fürs Unbekannte. Stehen die Haare eher seitwärts oder zurückgelegt, so ist das Tier eher entspannt oder scheu.

Lebensnotwendige Haare

Im Hirn der Tiere ist den Signalen dieser Tasthaare ein ungewöhnlich großer Bereich zugeordnet. Verlieren sie ihre Vibrissen, etwa durch Unfall, Feuer oder durch gedankenloses Abschneiden, ist ihnen ein wichtiger Teil ihrer Sinneswahrnehmung genommen. Sie bewegen sich deutlich ungeschickter, und manche Tiere müssen sogar verhungern.

Andere Tastorgane

Tastorgane bei Säugetieren sind immer entweder die Tasthaare (Vibrissen) an verschiedensten Körperstellen oder eine Anordnung der verschiedenen Mechanorezeptoren. Im Vergleich zum Menschen sind die Tastzellen aber noch viel dichter in der Haut angeordnet. So ist etwa die Hundeschnauze oder der Schweinerüssel um ein Vielfaches empfindlicher als die menschliche Zunge. Die Tiere erhalten über einfaches Abtasten ein deutlich detaillierteres Bild ihrer Umwelt als selbst ein optimal aufs Fühlen trainierter Blinder.

Elefanten erkunden mit Hilfe des Rüssels ihre Umgebung SWR

Elefanten

Auch bei Elefanten ist der Rüssel das wichtigste Tastorgan. Unzählige Sensorzellen an seiner Spitze verraten ihm Details seiner Umgebung. Das ist auch nötig, da Elefanten relativ schlecht sehen.

So tasten sie nicht nur ihr Futter ab, sondern auch den Weg vor sich, bevor sie ihre Füße dorthin setzen. Elefanten sind sehr vorsichtig und würden auch den Porzellanladen unbeschädigt wieder verlassen, wenn sie nicht in Wut oder Panik geraten.

Ein Mythos ist allerdings, dass Elefanten mit den Füßen hören könnten. Sie können zwar über weite Strecken kommunizieren, indem sie für den Menschen unhörbar tiefe Brummtöne im Infraschallbereich von sich geben, die sich auch als Vibrationen im Steppenboden fortpflanzen können. Sie nehmen die Töne aber mit den Ohren wahr.

Erschütterungssensoren in den Füßen findet man nur bei Spinnen und anderen Gliedertieren - oder indirekt bei Katzen oder Maulwürfen, die dort Vibrillen sitzen haben.

Der Tastsinn der Vögel

Auch für Vögel ist der Tastsinn von großer Bedeutung. Dabei wird die Druckinformation, die beim Fliegen auf den Federn lastet, vom Hirn automatisch in die richtige Flügelstellung umgerechnet. Doch viele Vögel nutzen den Tastsinn auch bei der Nahrungsaufnahme: Ihre Schnäbel und Zungen sind überraschend empfindsam, vor allem bei würmer- und madenfressenden Vögeln. Sie müssen ihre Beute im seichten Wasser, im schlammigen Schlick, im dunklen Erdboden oder hinter borkiger Rinde ertasten. Vögel, die viel auf Bäumen umherklettern oder den Stamm entlang laufen, nutzen zusätzlich Tastrezeptoren in den Füßen.

Insekten, Spinnen und andere Gliedertiere

Insekten (sechs Beine), Spinnen (acht Beine) und andere Gliedertiere wie etwa Skorpione haben keine flexible Haut wie Säugetiere. Ihr Körper sitzt in einem mehr oder weniger starren Außenskelett. Deshalb finden sich ihre Tastorgane entweder an Fühlern, Beinen, Greifern oder Haaren, die über den Körper verteilt sind.

Skorpione besitzen an der Unterseite des Körpers Tastorgane, die Kammorgane und Kammzähne picture-alliance / dpa

Insekten wie Schmetterlinge, Käfer, aber auch Kakerlaken besitzen Fühler bzw. Antennen, an deren Spitzen sich verschiedene Sinnesorgane bündeln. Mechanorezeptoren sitzen neben Sinneszellen für Geruch oder Temperatur und helfen dabei, Nahrung zu finden und die Umwelt einzuschätzen. Kleine Fliegen z. B. können damit die Windstärke abschätzen, so dass sie nicht fortgeweht werden. Bei Wasserläufern sitzen die Mechanorezeptoren aber an den Beinen, damit sie Erschütterungen der Wasseroberfläche rasch wahrnehmen.

Zusätzlich sitzen an den Mundwerkzeugen oft Taster, sogenannte Palpen, die die Nahrung vor dem Fressen noch mal prüfen. Und Tasthaare an den Beinen sorgen dafür, dass keine Berührung, Erschütterung oder Luftströmung unbemerkt bleibt.

Vogelspinne besitzen an ihren Beinen sehr viele Tasthaare picture-alliance ⁄ dpa

Erschütterungen spüren

Während Insekten meist kaum behaart sind, tragen Spinnen viel mehr Tasthaare, aber auch spezielle Mechanorezeptoren, z. B. Spaltsinnesorgane, in den Beingelenken. Zudem dient das erste Beinpaar oft nicht mehr zum Laufen, sondern ist als Taster und oft als Greifer umgebildet. Vor allem die netzbauenden Spinnen sind darauf ausgerichtet, Erschütterungen zu spüren. Wenn sie am Rand des Netzes sitzen, merken sie daran nicht nur, dass eine Beute ins Netz gegangen ist. Aus der Vibration selbst können sie auch recht genau schließen, was für eine Art dort zappelt und wie groß sie ist. Die Spinnen erkennen ebenfalls, wenn sich ein Partner zur Paarung nähert. Und war die Spinne eine Weile weg vom Netz, so wackelt sie nach Rückkehr kurz daran, um an der Schwingung festzustellen, ob sich in der Zwischenzeit eine Beute gefangen hat.

Vogelspinnen sind über und über mit einem Pelz aus Tasthaaren bedeckt: Sie wohnen in engen Höhlen und Gängen und sind darauf angewiesen, ständig - mit allen Haaren - ihre Umgebung abzutasten. Ihre Beute oder ihre Nachkommen kann sie im Dunkeln nicht sehen, aber hervorragend ertasten.

Katze mit Schnurrhaaren — Die Schnurrhaare – ein sensibles Tastsinnesorgan vieler Tiere picture-alliance / OKAPIA KG

Wie funktioniert der Tastsinn unter Wasser?

Fische besitzen das Seitenlinienorgan, um feinste Wasserbewegungen wahrzunehmen, Spinnen, Insekten oder andere Gliedertiere tragen Erschütterungssensoren an den Beinen und Fühlern.

Säuger unter Wasser

Seehunde, Walrosse oder Seekühe (Dugongs oder Manatis) besitzen Schnurrhaare wie die Hunde, Rösser und Kühe an Land. Am restlichen Körper finden sich, wenn überhaupt, nur wenige Borsten. Die Vibrissen helfen ihnen bei der Jagd auf Fische, vor allem in trüben Gewässern, oder den Seekühen beim Abweiden von Wasserpflanzen am Grund. Walrosse suchen den Meeresboden nach Muscheln und Schnecken ab und wirbeln dabei Sedimente auf. Die Tasthaare melden außerdem Wasserströmungen und Druckänderungen und das Annähern von Freund und Feind. Blinde Tiere können dank ihrer Tasthaare gut überleben, sehende Tiere ohne Tasthaare verhungern hingegen leicht.

Ohne Schnurrhaare wären Seehunde in freier Wildbahn nicht überlebensfähig picture-alliance ⁄ dpa

Bei Delfinen und anderen Walen ist es die ganze Haut, die die Umwelt erspürt. Die gesamte Körperhülle ist mit Nervenenden übersät. So nehmen sie auch feine Druck- und Temperaturschwankungen wahr. Ebenso natürlich Wasserströmungen und die Bewegungen umgebender Lebewesen. Besonders empfindlich ist die Haut rund um das Atemloch, damit die Tiere genau wissen, ob die Öffnung bereits aus dem Wasser ragt. Von Delfinen heißt es außerdem, dass sie mit ihrem Kinn Gegenstände "betasten", die Mechanorezeptoren in der dort sehr empfindlichen Haut liefern ihnen offenbar mehr Information, als es die Augen tun. Ihr Echo-Ortungssystem nutzen Delfine vor allem zur Jagd und zur großräumigen Orientierung.

Fische und andere Wassertiere

So gut wie alle Fische nehmen feinste Wasserströmungen über die Seitenlinienorgane wahr: Hunderte bis tausende davon sitzen wie aufgereiht entlang den Seiten des Fischkörpers. Das Organ kommt in mehreren Ausprägungen vor, am häufigsten sind Neuromasten, am bekanntesten die Lorenzini-Ampullen beim Hai.

Haie besitzen ein sensibles Wahrnehmungssystem Wikipedia.de; US NOAA (Scot Anderson) Bild in Detailansicht öffnen

Der Wels – ein Fisch mit Tasthaaren am Maul picture-alliance; OKAPIA KG Bild in Detailansicht öffnen

Das Seitenlinienorgan

Neuromasten sind Sinneszellen, die auf oder in der Oberhaut sitzen. Ein oder mehrere Sinneshaare, die Zilien, ragen in eine gallertgefüllte Säule hinein. Üben eine Strömung oder vorbeischwimmende Tiere auf das Gallert Druck aus, so registriert die Zilie die Verbiegung und der Fisch kann - dank der vielen Organe auf beiden Körperseiten - recht genau die Richtung ausmachen. So können sich Fische auch geschickt in engen Höhlen und im Dunkeln fortbewegen. Schwimmen sie im Schwarm, so meldet das Organ kleinste Richtungsänderungen der Nachbarn, und der Schwarm bewegt sich geschickt wie ein einziger Körper.

Lorenzini-Ampullen hingegen haben sich genau in die Gegenrichtung entwickeln: Sie ragen als hauchdünne Kanäle tief in die Haut hinein. Auch in ihnen ragen Sinneshaare in eine Gallertsäule. Lorenzini-Ampullen nehmen nicht nur Druck wahr, sondern auch thermische, chemische und elektromagnetische Reize. Haifische registrieren mit diesen Organen schon das schwache elektromagnetische Feld eines kleinen, vorbeischwimmenden Beutetiers. Da die Ampullen beim Hai geschickt ums Maul angeordnet sind, kann er gut die Richtung erkennen, aus der die Bewegung stammt. Mit einem sehr starken elektromagnetischen Feld können Taucher angreifende Haie abschrecken.

Auch einige ständig im Wasser lebende Amphibien besitzen Seitenlinienorgane, etwa manche Frösche oder der Grottenolm. Krebse und Krebstiere hingegen nehmen Druck und Strömung über Mechanorezeptoren an Beinen und Greifern wahr, ähnlich wie die Skorpione.

Manche Fischarten tragen außerdem eine Art Tasthaare am Maul: Die fadenförmigen Barteln helfen zum Beispiel Welsen, Karpfen und Dorschen beim Ertasten und Erschmecken der Umgebung.

Alle Sinneszellen melden ihre Erregung über Nervenzellen durch das Rückenmark an das Hirn, und erst dort wird das Gesamtbild analysiert und interpretiert. Denn erst, wenn zum reinen Fühlen auch das Umfeld "hinzugerechnet" wird, können Mensch oder auch Tier angemessen reagieren: Soll man auf Berührung erschrocken zurückzucken oder wohlig erschauern? Ist der Windhauch wegen der Kälte der Umgebung unangenehm oder wegen der Hitze erfrischend kühl? Kann ich Schmerz aushalten oder habe ich Angst davor?

Können bald auch Roboter tasten?

Dieses haptische Empfinden, die Wahrnehmung der Welt durch den Tastsinn, wollen Techniker auch ihren Maschinen und Robotern verleihen, damit diese sich frei in fremder Umgebung bewegen können.