Die Haut als Antennenfeld

In ferner Zukunft könnte eine Gefühlsüberwachung per Schweißdrüse möglich sein.

Jerusalem (Israel) - Menschliche Schweißdrüsen funktionieren als winzige Antennen: Sie strahlen schwache elektromagnetische Wellen ab, so genannte Terahertzstrahlung, berichten israelische Forscher. Je mehr Schweiß in den Drüsen, desto stärker ist die Abstrahlung, denn der salzhaltige Schweiß ist elektrisch leitend. Terahertzwellen liegen in der Nähe von Infrarotstrahlung, ebenfalls elektromagnetischen Wellen, die der Körper als Wärmestrahlung abgibt. Experimente bestätigten jetzt, dass sich diese Strahlung an der Haut indirekt messen lässt. Sie verriet sich, da sie das Reflexionsspektrum von auftreffenden Millimeterwellen verändert, und zwar umso mehr, je schwitziger die Haut ist. Da Körperbereiche unterschiedlich stark schwitzen, je nachdem, ob man Sport treibt, scharfes Essen genießt oder erregt ist, glauben die Physiker, dass man im Vergleich eines Tages vielleicht sogar die Gefühle des Menschen identifizieren könnte.

"Die Experimente zeigen, dass die Spektralantwort [...] davon gesteuert wird, wie aktiv das Schweißsystem ist. Sie hängt auch mit physiologischem Stress zusammen, der sich im Pulsschlag und im systolischen Blutdruck zeigt", schreibt das Team um Yuri Feldman und Aharon J. Agranat von der Hebrew University of Jerusalem in den "Physical Review Letters". Die Forscher hatten vermutet, dass Schweißdrüsen als schneckenförmige Antennen dienen könnten, die über einen breiten Frequenzbereich abstrahlen. Grund dafür war die Tatsache, dass Schweiß elektrisch leitfähig ist und dass die dielektrische Permittivität (Dielektrizitätskonstante) der Oberhaut niedriger ist als die der darunterliegenden Lederhaut. Obendrein hatten kürzliche Aufnahmen von Schweißdrüsen mit einer 3D-Tomographie bewiesen, dass der Kanal von Schweißdrüsen nicht relativ gerade in der Haut sitzt, sondern sich schneckenförmig nach außen schraubt.

Nur Menschen und andere Primaten besitzen Drüsen in der Haut, mehrere Millionen an der Zahl, die zur Regulierung von Flüssigkeitshaushalt und Körpertemperatur Schweiß absondern. Die Drüsen beginnen im Unterhautbindegewebe und transportieren den Schweiß durch einen winzigen Kanal rund 100 Mikrometer weit durch die Lederhaut bis in die Oberhaut, wo sie als Pore enden. Aus der Kanallänge schlossen die Forscher, dass die Drüsen eine Resonanzfrequenz von rund 100 Gigahertz haben müssten, also im unteren Terahertz-Bereich. Da Ionen in den Kanälen sich zu langsam bewegen, um einen Wechselstrom dieser Frequenz auszulösen, vermuteten Feldman und Kollegen, dass ein verbreiteter biologischer Prozess namens "Protonen-Hopping" verantwortlich sein könnte -- Protonen hüpfen dabei von einem Wassermolekül zum nächsten.

Die Hypothese bestätigte sich, als die Forscher Sub-Terahertz-Strahlung zwischen 75 und 110 Gigahertz auf die Hand mehrerer Probanden strahlten und die Intensität der reflektierten Strahlung als Funktion der Frequenz maßen. Im Messspektrum zeigte sich eine deutliche Senke im Bereich rund um 90 Gigahertz. Waren die Probanden entspannt, so war die Senke weniger deutlich. Anschließende Computersimulationen bestätigten, dass eine höhere Leitfähigkeit der Drüsen, also mehr Schweiß darin, das Reflexionsspektrum stärker beeinflussten. Dass die Haut bei mehr Schweiß mehr Terahertzwellen, abstrahlte, korrelierte auch mit Messungen von Blutdruck und Pulsschlag.