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Homo Hapticus im Zeitalter der Touch Pad Technologien
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Erklärung: Der „ungläubige Thomas“ zweifelte
an den Berichten, daß Jesus nach der Kreuzigung
auferstanden und wieder unter den Menschen
sei. Auf diese Weise wird Thomas – ein Jünger des
Jesus - in der neutestamentarischen Geschichte
auffällig. Als er dann dem auferstandenen Jesus
persönlich gegenübersteht, prüft er seinen immer
noch bestehenden Zweifel, indem er die Wunden
des Gekreuzigten berührt. Das Gemälde von
Caravaggio zeigt diese Szene der existentiellen
Vergewisserung durch die explorativ-haptischen
Handlungen des „ungläubigen Thomas“.
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Michelangelo de Caravaggio: Der ungläubige Thomas, um 1602
PD Dr. Martin Grunwald, Berlin 1. Okt. 2013
Fazit: Technische Applikationen ,die uns die Welt
neu und anders begreifen lassen wollen, müssen
auch vor dem „ungläubigen Thomas“ der Neuzeit
Bestand haben.
Evolutionäre, sensorische Grundprinzipien…
Filmsequenz -Zeitrafferaufnahme - eines einzelligen Organismus (ohne Nervenzelle).
Amoeba proteus (ca. 80µm) exploriert auf haptischem Wege ein Glasstück (ca. 20µm).
Neben chemischen Eigenschaften werden auch haptische Eigenschaften des Objektes
erkundet; nach Abschluß der Exploration hat der Organismus eine Entscheidung getroffen
und verläßt die Szene ohne erklärenden Kommentar und weiterhin ohne Nervenzelle.
http://www.youtube.com/watch?v=GJRpdrikGyI
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Gemeinsamkeiten
- ohne funktionierendes Tastsinnessystem (TSS) ist
kein sich selbst bewegender Organismus lebensfähig
- jeder Organismus mit Masse unterliegt dem Kontakt-
- ohne Bewegung keine physische Erkundung von äußerer
Umwelt möglich
- jeder Organismus mit Masse unterliegt dem Kontakt-
Gesetz
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- es ertastet und erkundet stets der gesamte Körper
Die eigene Existenz und die Existenz der äußeren
Umwelt kann nur sicher mittels des
TASTSINNNESSYSTEMS begriffen werden.
Sein oder Nicht Sein
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TASTSINNNESSYSTEMS begriffen werden.
Andere Sinne fakultativ und unterstützend!
Das Tastsinnessystem stellt ein
evolutionäres und
universelles Grundprinzip universelles Grundprinzip
bei allen sich selbst bewegenden
Lebewesen zur Verhaltensregulation
dar.
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Homo Hapticus
ab 8. Schwangerschaftswoche (2.5 cm) –• ab 8. Schwangerschaftswoche (2.5 cm) –
alle anderen Sinnessysteme erst nach dem Tastsinnessystem
• gesamtes Tastsinnessystem kann man lebend nicht
einbüßen; nur Teileinschränkungen möglich
• ohne funktionierendes Tastsinnessystem nicht lebensfähig
• äußere physikalische Welt wird explorativ haptisch begriffen
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Dimensionen des Tastsinnessystems
passiv
= taktile Wahrnehmung
(passive
Berührungssensitivität)
aktiv
= haptische Wahrnehmung
(aktive Exploration der
physischen Umwelt – und
sich selbst - durchsich selbst - durch
Bewegungsaktivitäten)
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Dimensionen des Tastsinnessystems
Subjekt berührt Objekt(e)
Subjekt berührt sich selbst
Subjekt berührt mit Objekt ein Objekt
Subjekt berührt mit Objekt sich selbst
aktiv
aktiv
Wahrnehmender
Mensch ist:
aktiv
aktiv
ha
pti
sch
vis
ue
lle
s Sys
tem
au
dit
ive
s Sys
tem
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Subjekt berührt mit Objekt sich selbst
Subjekt berührt mit Objekt ein
virtuelles Objekt
Subjekt
Objekt berührt Subjekt
passiv
aktiv
aktiv
tak
til
ha
pti
sc
aktiv
passiv
Subjekt
Dimensionen des Tastsinnessystems
Man kann sich nicht bewegen, ohne etwas zu berühren. Und man
kann nicht etwas aktiv berühren, ohne sich zu bewegen.
Motorik Sensorik
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H A P T I K
Max Dessoire (dtsch. Psychologe 1867 – 1947)
1892
Haptik
Naturwissenschaftliche Lehre über Aufbau, Eigenschaften
und Funktionsweise des Tastsinnessystems.
Begriffsursprung:
1892
Einführung des Begriffes Haptik in
Anlehnung an Optik und Akustik
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Haptik
Funktionelle Grundlagen
Forschungsmethodik des Haptik-Forschungslabors
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Haptik
Klinische
AnwendungenIndustrielle
Anwendungen (Haptik-Forschungszentrum
(HFZ))
• Wie realisiert unser Gehirn taktile und haptische
Wahrnehmung?
• Welche neurophysiologischen und neuropsychologischen
Prinzipien liegen der Haptik zugrunde?
• ect.?
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Funktionelle Grundlagen
Haptik
Problem und Ziel
Blickbewegungen können heute sehr exakt
gemessen werden. Hand und
Fingerbewegungen noch nicht.
Nötig sind Meßmethoden, die Explorationsbewegungen der
Finger und Hände im Bereich von Millisekunden und Mikrometer
in Relation zu Stimulusmerkmalen (3D) erfassen.
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Sind die im visuellen System bekannten Fixationen auch bei der
Tastwahrnehmung als Bewegungspausen zu beobachten?
Fixationspausen
während des Lesens
Vergleichsoperationen Rechenoperationen Entscheidungsoperationen
312 ms 369ms 701ms
aus: W. Krause: Denken und Gedächtnis aus naturwissenschaftlicher Sicht. 2000, S. 261. Universität Leipzig Haptik-Labor Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung www.haptik-labor.de
Meßsystem für bewegte Finger
Messung der Fingerbewegungen im Bereich
von Millisekunden möglich.
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Tiefenreliefmuster Alltagsgegenstände Winkel-Paradigma
Studiendesign
Output-Signal der
Sensoren:
1 sec.
50
µV
Mittlere Dauer der Bewegungspausen: 300ms Tiefenreliefs
60ms Alltagsgegenstände
120ms Winkel-Paradigma
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Bewegungspausen und Objektmerkmale bei virtuellen vs. realen
Tiefenreliefstimuli (Phantom Device, MIT)
Experiment D (virtuell) Experiment E (real) Stimuli
Orientierung
A B
x
y y
xUniversität Leipzig Haptik-Labor Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung www.haptik-labor.de
,6
,5
,4
,3
,2
we
gu
ng
spa
use
n (
ms)
Zeit-Verhältnisse
Explorationszeit
3002001000
,2
,1
0,0
Be
we
gu
ng
s
Beginn EndeZu Beginn der Exploration ist die
Dauer der Bewegungsphasen
länger als zum Abschluß der
Stimulusexploration.
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Tiefenreliefs Referenzstimulus (horizontale Linie)
Hirnelektrische Aktivierung während explorativer Stops und
während Explorationsbewegungen
Wavelet-Transformation zur Analyse
zeitbezogener Frequenzeigenschaften
(4-8Hz)
F4
C3Bewegungspause Bewegungspause
Be
we
gu
ng
Be
we
gu
ng
F4
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Explorative Stops dienen dem sensorisch-kognitiven
Hypothesenvergleich.
Fazit
Neue Fragen
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Erfordert die komplexe externe taktile Stimulation eine zeitliche
Triggerung?
ect.
Haptik
Funktionelle Grundlagen
Explorative Stops: Befundwirkungen auf allen Ebenen
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Klinische
AnwendungenIndustrielle
Anwendungen
Befundgrundlage durch
Lebenswissenschaft und Technikwissenschaft
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Lebenswissenschaft und Technikwissenschaft
• Wie können Grundprinzipien der menschlichen/ tierischen
Tastwahrnehmung in technische Systeme integriert/ genutzt
werden? (Technik fühlen lassen!)
Industrielle Anwendungen
„Taktiles Internet“
werden? (Technik fühlen lassen!)
• Wie können taktile oder haptische Eigenschaften von
Objekten durch technische Systeme simuliert und an
Organismen als wahrnehmbare Information
übermittelt/transformiert werden? (Menschen durch Technik
fühlen lassen!)
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Haptik-Forschung in Technik- und Ingenieurwissenschaften
Prothetik/
Rehabilitation/
Exoskelette
Robotik virtuelle Haptik
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Haptik-Grundlagenforschung und Anwendung international
Grundlagen
Anwendung
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periphere
Körper-Stimulation
• Gerätekontakt (real und virtuell)
• Ultraschall
Taktile Input-Prinzipien
(Technik � Organismus)
Ultraschall
• Chemisch (Hautwahrnehmungen durch Substanzen)
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Taktile Input-Prinzipien
(Technik � Organismus)
Direkt -interne
Stimulation
• Elektrisch
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Neuroprothetik
Matrix – Filmvision oder
Forschungsprogramm?
Taktile Input-Prinzipien
(Technik � Organismus)
Semi-interne
Stimulation
• Magnetfeld
elektrische • elektrische Wechselfelder
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Taktile Input-Prinzipien
(Technik � Organismus)
• unausgereifte Prinzipien
• Zergliederte Einzelprojekte
Status:
• „akademische Verbundschleier“ ohne
industrielle Verwertungsanalyse
• bisher keine nationale Offensive und keine
strukturelle Integration der Disziplinen und
Ressorts Universität Leipzig Haptik-Labor Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung www.haptik-labor.de
Erfolgreiche Input-Prinzipien für visuelles und
auditives Sinnessystem
• Retinaimplantate 120 Millionen Stäbchenzellen
6 Millionen Zapfenzellen
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20.000 Sinneszellen • Cochleaimplantate
ca. 2,5 Billionen Sinneszellen
Tastsinnessystem
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ca. 2,5 Billionen Sinneszellen
Haptiles Internet
= „nationales Raumfahrtprogramm“
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notwendig!
Web-Technologien
Virtual Haptic
Haptik
Zielindustrien
Robotik
Kommunikatons-technologien
Rehabilitation/ Prothetik
Zielindustrien
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Exoskelette
Car/ Airplane
Medizintechnik
Militärtechnik
Aerospace
Interdisziplinäres
Haptik-Technologie-
Experimentelle Psychologie Experimentelle
Neurobiologie
Funktionelle Hirnforschung
Bionik/
Gerontologie
Arbeits-/
Organisations-psychologie
Technik – und
Haptik-Technologie-
Konsortium
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Physiologie
Bionik/
Tierphysiologie
Entwicklungs-psychologie
Wirtschaftswissenschaften
Neuroökonomie
Sozial-psychologie
Ingenieurwissenschaften
Homo Hapticus in Future Technologies and
Environments
Technik
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Technik
? ?
Erheblicher inhaltlicher, struktureller und
methodischer Bedarf an angewandter
Haptik-Forschung
Haptik-Technologie-Konsortium
mit Schwerpunktkompetenzen zur
humanen und technischen Haptik und
interdisziplinären Synergiefunktionen und
Synergiezielen
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Ineffektive Redundanz durch
systematische Status- und
Haptik-
Technologie
Konsortium
systematische Status- und
Befundanalyse
verhindern
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Interdisziplinäre und
industriegetriebene
Forschung und
Verwertungsanalyse
Finanzierung und Struktur
Haptik-Technologie-Konsortium
Stiftung
Leibnitz
Helmholtz
Frauenhofer30%
Bund 70%Frauenhofer
XYZ e.V.
gGmbH
GmbH
AG
ect.
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Bund 70%
Industrien
Jährlich Gesamt: 60Mio €
Laufzeit 1. Phase 10J.
Web-Technologien
Virtual Haptic
Robotik
Kommunikatons-technologien
Rehabilitation/ Prothetik
Interdisziplinäres Haptik-Technologie-
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Exoskelette
Car/ Airplane
Medizintechnik
Militärtechnik
Aerospace
Haptik-Technologie-Konsortium
Haptik-Forschungslabor
der Universität Leipzig
am
Paul-Flechsig-Institut fürHirnforschung
Haptik-Forschungszentrum
Leipzig
Forschung für den spürbaren Unterschied.
www.haptik-labor.deMartin Grunwald
PD Dr. phil. habil. Dipl. Psych.
Tel: 0341 97 24 502
Fax: 0341 97 24 305
mgrun@medizin.uni-leipzig.de
Forschung für den spürbaren Unterschied.
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