Ernst Mach war wahrscheinlich nicht bewusst, welch teuflischen Apparat er da erfunden hatte. Er stülpte einen «hohlen drehbaren linierten Cylinder» über seine Versuchspersonen und versetzte ihn in Drehung. So beschrieb er 1875 ein Experiment über die Bewegungsempfindungen. Für die Versuchsperson entstand dabei immer wieder für kurze Zeit die Illusion, nicht der Zylinder drehe sich, sondern sie selbst.
Man vermutete den Grund für diese Täuschung in der unbewussten Annahme, die Welt als Ganzes sei normalerweise in Ruhe. Wenn sich also, wie in der Trommel, die ganze Umgebung bewegte, lag für das Gehirn die Vermutung nahe, der Beobachter selbst sei in Bewegung. Mach hatte den gleichen Effekt schon auf Brücken beobachtet. Wenn er auf das fliessende Wasser blickte, stellte sich bald das Gefühl ein, das Wasser sei in Ruhe und er selbst rase samt der Brücke darüber hinweg.
Mit der «optokinetischen Trommel», wie der «linierte Cylinder» später genannt wurde, konnten solche Phänomene im Labor untersucht werden – und nicht nur das. Es zeigte sich nämlich, dass sich die gestreifte Trommel auch hervorragend eignet, um Menschen in Übelkeit zu versetzen. Weil sie einfach zu bauen und zu betreiben ist, wurde sie für Übelkeitsforscher zum Werkzeug ihrer Wahl.
Bereits in den 1920er Jahren standen Versuchspersonen in von der Decke hängenden Pappzylindern, bis es ihnen den Magen drehte. Um den «Brechakt» besser beobachten zu können, nahmen sie eine Kontrastmahlzeit ein. Röntgenbilder zeig ten dann, wie sich der Magen während des Versuchs zusammenschnürte.
Bei späteren Experimenten fand man auch heraus, dass Asiaten viel schneller übel wird als Europäern und dass Übelkeit und Erbrechen von verschiedenen Prozessen hervorgerufen werden. Heute werden mit der Trommel häufig Medikamente gegen Reisekrankheit getestet.
Doch die Brechforschung hat auf viele Fragen noch keine Antworten gefunden. Das grösste Rätsel bleibt, warum den Versuchspersonen in der Trommel überhaupt schlecht wird. Die Standard erklärung lautet so: Der drehende Zylinder erzeugt widersprüchliche Sinnesmeldungen. Während das Gleichgewichtsorgan im Innenohr dem Gehirn Ruhe meldet, gaukeln die bewegten Streifen dem Auge Bewegung vor. Den umgekehrten Effekt erleben Schiffspassagiere: Ihnen meldet das Gleichgewichtsorgan «Schaukeln», während die Augen das ruhende Deck vor sich haben.
Offen bleibt die viel grössere Frage, warum widersprüchliche Sinnesmeldungen zu Übelkeit führen müssen. Übelkeit und Erbrechen schützen uns vor giftiger oder verdorbener Nahrung. Es gibt für einen Schiffspassagier keinen einsichtigen Grund, bei schwerer See fünf Gänge von sich zu geben. Schliesslich ist er vollkommen gesund, und das Essen war einwandfrei.
Eine spekulative Erklärung nährt sich aus den Parallelen der Vergiftungssymptome mit den widersprüchlichen Sinnesmeldungen. Viele Gifte erzeugen im Gehirn als erstes Gleichgewichtsstörungen und Schwindel: Alles schwankt und scheint sich zu drehen.
Möglich, dass das Gehirn aus diesen Symptomen grundsätzlich auf eine Vergiftung schliesst, auch wenn sie bloss von einem schwankenden Schiff oder einer optokinetischen Trommel stammen.