Kunststücke mit amputierten Gliedern

05.11.2009

Forscher ließen Menschen, denen ein Arm amputiert worden war, mit ihrem Phantom-Körperglied anatomisch unmögliche Bewegungen erlernen – dass dies möglich war, verrät einiges darüber, wie unser Körperbild zustande kommt.

Die Frage, auf welche Weise der Mensch seines eigenen Körpers bewusst wird, ist ganz und gar nicht trivial. Immer wieder ist sie Gegenstand spannender Versuche – wenn es Forschern etwa gelingt, den Menschen eine Kunsthand so als eigene unterzujubeln, dass sich sogar die echte Hand abkühlt (siehe Kalt wie eine Gummihand) oder sie zu ungewöhnlichen und völlig drogenfreien Out-of-body-Erfahrungen zu bringen (siehe Out-of-body-Erfahrungen zum Selbermachen). Mit einer geschickten Versuchsanordnung gelang es Forschern sogar schon, Probanden das Gefühl zu vermitteln, die Hand direkt durch den eigenen Schädel zu bewegen.

Offenbar wird unser Selbstbild sowohl von den Sinnen als auch von der Erfahrung bestimmt – Versuchspersonen weigerten sich zum Beispiel, ein Körperglied als zugehörig anzunehmen, dessen Form nicht wenigstens ungefähr der des Originals entspricht. Doch beides lässt sich beeinflussen – wobei sich die Sinne noch einfacher täuschen lassen, als eine erlernte Erfahrung sich umdrehen lässt. Dass auch letzteres durchaus möglich ist (und dabei seinen ganz eigenen Regeln gehorcht), haben ein britischer und ein Schweizer Forscher jetzt experimentell gezeigt. Lorimer Moseley und Peter Brugger beschreiben ihre Erkenntnisse in einem Artikel in den Veröffentlichungen der US-Akademie der Wissenschaften (PNAS).

Die Wissenschaftler suchten sich dazu sieben Testpersonen, denen aus irgendeinem Grund ein Arm amputiert worden waren, die das Vorhandensein des Arms aber noch lebhaft fühlten – ein durchaus häufiges Symptom nach einer Amputation, die schon einmal etwas über die Rangfolge von Erfahrung versus Sinne bei der Zusammenstellung des Körpergefühls verrät. Diesen Probanden brachten sie Armbewegungen bei, die aufgrund anatomischer Verhältnisse bei einem echten Arm unmöglich sind.

Doch wie lehrt man Menschen mit virtuellen Armen echte, aber unmögliche Bewegungen, ohne dass die Probanden sich ihrer Aufgabe bewusst werden? Die Forscher nutzten einen recht simplen Trick – die Versuchspersonen bekamen die Aufgabe, auf Bildern in rascher Folge zu entscheiden, ob es sich jeweils um eine rechte oder eine linke Hand handelt. Bereits bekannt ist, dass der Mensch dieses Problem löst, indem er mental die eigene Hand dreht, bis die visualisierte Hand zur vorgeführten kongruent ist. Nun kann man messen, wie schnell diese Entscheidung erfolgt – das ist ein Zeichen dafür, wie schwer dem Probanden die mentale Armdrehung fällt.

Das Gehirn beachtet die Grenzen, die uns Naturgesetze aufgeben

Befindet sich nun der auf dem Bild vorgeführte Arm in einer Position, die nur durch anatomisch unmögliche Bewegungen erreichbar ist, dann scheitern Menschen mit echten Armen an dieser Aufgabe, das heißt, sie brauchen deutlich länger für die Entscheidung. Bei vier der sieben Probanden mit Phantomarm jedoch verhielt es sich im Versuch anders: Den Testteilnehmern gelang es offenbar, ihrem virtuellen Arm die eigentlich unmögliche Bewegung beizubringen. Nach gewisser Lernphase bereitete die Identifikation von auf unmögliche Weise zustande gekommenen Bildern keine Probleme mehr.

Allerdings hatte das Umlernen auch einen Nebeneffekt: Die Probanden schnitten nun bei Aufgaben schlechter ab, die sie vorher gut bewältigen konnten. Die Erfahrung hatte offenbar zu einer derartigen Änderung des Körperbildes geführt, dass zwar einst unmögliche Bewegungen möglich wurden – aber früher ausführbare Bewegungen nun scheiterten.

Mit ihrem Versuch haben die Forscher zwei Dinge gezeigt. Zum einen hängt unser Körperbild offenbar nicht nur vom Sensor-Input ab, den das Gehirn erhält – das Gehirn ist auch selbstständig dazu in der Lage, das Selbstbild zu ändern. Zum anderen ist offenbar nicht nur die Form und Anatomie unserer Glieder ein Teil des Körperbilds, sondern es gehört auch die simple Newtonsche Mechanik dazu. Wenn das Gehirn das Gelenk eines Phantomarms mental so umgebaut hat, dass eine neue Bewegung möglich ist, werden dadurch andere Bewegungen anatomisch unmöglich – das Gehirn beachtet die Grenzen, die uns Naturgesetze nun einmal aufgeben. Das ist zwar nicht überraschend angesichts der langen Zeit, die wir schon auf der Erde verbringen, aber auf welch fundamentaler Ebene der fallende Apfel in uns gespeichert ist, das war bisher nicht bekannt.

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