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Die Haut ist das größte Organ des Menschen. Über den Tastsinn fühlen und berühren wir bereits als Baby und erkunden die Welt und entwickeln ein Gefühl für uns selbst.

Forschende haben einen neuen elektronischen Sensor entwickelt, der Druck und Temperatur messen und an das Gehirn weiterleiten kann. Die Technik könnte Hautprothesen ermöglichen, die Menschen mit Hautschäden oder Amputationen den Tastsinn zurückgibt.

Wir haben uns angeschaut, wie es funktioniert.

Das Prinzip von Reiz und Reaktion des Tastsinns

Im Grunde ist die Haut ein großer, dehnbarer Sensor. Fühlen wir Wasser über unsere Haut fließen, registriert die Haut Reize wie Temperatur und Druck und leitet diese Informationen in Form von Nervenimpulsen an das Gehirn weiter.

Der registrierte Reiz wird unmittelbar zu einer Reaktion weiterverarbeitet, die letztlich von der Muskulatur ausgeführt wird. Die Folge: Ist das Wasser zu heiß, ziehen wir die Hand automatisch weg.

Nachbau im Labor

Forschende der Universität Stanford konnten dieses komplexe System aus Reiz und Reaktion der menschlichen Haut nun elektronisch nachbauen.

Diese sogenannte e-Skin soll zukünftig Menschen mit Hautschäden oder Amputationen den Tastsinn zurückgeben.

Besondere Anforderung an elektronische Haut (e-Skin)

Die Forschenden standen bei der Entwicklung der elektronischen Haut vor der besonderen Aufgabe, die extrem kurze Reaktionszeit der menschlichen Nerven auf der Haut mit einem künstlichen System zu erreichen.

Doch die künstliche Haut muss noch mehr Herausforderungen meistern:

• Trotz mechanischer Eigenschaften soll Sie menschliche Haut nachahmen und weich, dehnbar und extrem dünn sein.
• Sie muss den Belastungen des Alltags standhalten und muss daher besonders reiß- und wasserfest sein.
• Die elektronische Haut darf nicht zuletzt zur Sicherheit des Trägers mit nur geringer Spannung (unter 5 Volt) betrieben werden.

Mit e-Skin Reiz und Reaktion künstlich erzeugen

Das große Ziel der elektronischen Haut ist es, das Prinzip von Reiz und Reaktion des menschlichen Nervensystems künstlich nachzubilden.

Der äußere Reiz (das Wasser) wird von einem elektronischen Sensor der e-Skin registriert. Dabei werden verschiedene Werte wie der Druck und Vibration sowie die Temperatur von winzigen pyramidenförmigen Hervorhebungen am Sensor registriert und über einen Schaltkreis an das menschliche Nervensystem weitergeleitet.

Das Signal des Sensors wird dabei in einen natürlichen Reiz „übersetzt“ und kann vom Nervensystem wahrgenommen werden und anschließend eine Reaktion hervorrufen.

Dazu muss das Reaktionssignal an die Muskulatur zurückübersetzt werden, was wiederum durch eine künstliche Synapse erreicht wird.

Wann kann die Technik in der Medizin zum Einsatz kommen?

Bisher wurde die e-Skin ausschließlich an Ratten getestet. Vieles wie die Reaktionszeit und eine feinere Abstufung der Reize muss noch verbessert werden.

Wann ein Einsatz in der Medizin erfolgen kann, ist derzeit noch nicht klar. Die Forschenden leisten mit Ihrer Arbeite nichtsdestotrotz bereits jetzt einen entscheidenden Beitrag für die nächste Generation an Hautprothesen.

Viele Grüße
Ihr contronics Team