Goldstein. Wahrnehmungspsychologie. Kapitel 1 Einführung in die Untersuchung der Wahrnehmung

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1 Goldstein. Wahrnehmungspsychologie Kapitel 1 Einführung in die Untersuchung der Wahrnehmung - Das Ziel ist es, zu verstehen, wie beim Menschen aus den Informationen, die er mit den Sinnesorganen aufnimmt, zusammen mit der neuronalen Verarbeitung die subjektive Wahrnehmung entsteht - Unsere Wahrnehmung muss für unser Agieren und Handeln aus der Umwelt signifikante Informationen liefern, und das Handeln muss zugleich durch die Wahrnehmung gesteuert werden DIE BEDEUTUNG DER WAHRNEHMUNG - In erster Linie dient die Wahrnehmung dazu, uns über die Eigenschaften der Umwelt zu informieren, die für unser Leben wichtig sind. - Die zweite Funktion der Wahrnehmung besteht darin, dass Wahrnehmung uns hilft, in der Umwelt angemessen agieren zu können - Wahrnehmung erzeugt also nötige subjektive Erleben der Umwelt und sie macht es uns möglich, dass wir in ihr agieren - Eingeschränkte Wahrnehmung würde dazu führen, dass unsere subjektiven Erfahrungen enorm eingeschränkt wären und das Überleben wäre vollständig von anderen Personen abhängig - Verständnis der Wahrnehmung schafft die Möglichkeit, Ausfälle in der Wahrnehmung, die durch Alter, Krankheit oder Unfälle verursacht werden, durch Hilfsmittel und Hilfsmaßnahmen zu mildern DER PROZESS DER WAHRNEHMUNG Funktionale Aufgaben der Wahrnehmung - Sehen, Hören, Tasten, Schmecken und Riechen = Qualitäten unseres Erlebens - Ihr besonderer Charakter ist herausragendste Merkmal der Wahrnehmung - Basis für die Ordnung der Wahrnehmung sollten nicht fünf Sinne sein, sondern die vielfältigen Aufgaben, die unser Wahrnehmungssystem für das Handeln bereitstellen muss Komplexität der Wahrnehmung wird nicht erfasst, wenn man sie in nur fünf Fähigkeiten aufgliedert, die in ihrer Erlebensqualität different sind - Aufgaben der Wahrnehmung lassen sich in Gruppen gliedern: o Aufbau eines Basisbezugssystems Urteilen über oben, unten, rechts, links, vorne hinten liegt Bezugssystem mit drei rechtwinkligen Koordinaten zugrunde, das den Rahmen für alle Wahrnehmungen stellt Basisbezugssystem ist an Richtung der Schwerkraft orientiert = physikalische Größe, 1

2 o o o o die Konstante unseres gesamten Lebensraumes ist Am Aufbau des Bezugssystems v. a vestibuläres System beteiligt und alle anderen Mit Bezugssystem ist keine Erlebensqualität verknüpft, es wirkt als Einordnungsraster für die Wahrnehmung im Hintergrund Raumwahrnehmung und räumliche Orientierung, einschließlich Aufbau kognitiver Landkarten Zur Orientierung in der Umwelt müssen leichte bis komplexe Aufgaben gelöst werden Gemeinsam ist allen Aufgaben ihre Ausrichtung auf die Frage Wo? Beispiele: Wahrnehmung der Entfernung und Richtung von Gegenständen und Ereignissen; ob Oberflächen aufgrund ihrer Größe, Materialeigenschaft und Neigung festen Stand bieten; Aufbau innerer Landkarten für geographische Umgebungsbereiche, in die wir uns selbst einordnen können Erfüllen der Aufgaben primär durch Sehen, Hören und Tasten Erkennen von Gegenständen, Orten, Ereignissen, Oberflächen, Substanzen und Nahrungsmitteln in ihrer Bedeutung für das Handeln Objekte der Umwelt müssen hinsichtlich der Handlungsangebote wahrnehmbar sein Objekte der Umwelt können wir nach Inhalt und Bedeutung in Klassen ordnen, sie in Begriffe fassen So erhält ständig wechselnde Information Ordnung und einen Bezug zu unserer Motivation und zu unserem Handeln Leistungen beziehen sich auf die Frage WAS? Verwendungszweck Schwerpunkt: Erkennen von einzelnen Objekten wie auch das Erkennen von Objekten als Instanzen von Klassen Steuerung und Kontrolle der ausführenden Motorik Durch Motorik können wir direkt oder mit Werkzeug auf Umwelt einwirken Motorik erlaubt uns Fortbewegung in der Umwelt Wahrnehmung ist dabei in Kreisprozess eingebunden Bewegungen werden von ihr geleitet; umgekehrt erzeugen wir mit Bewegungen neue Wahrnehmungen, welche zu neuen weiteren Bewegungen führen Wahrnehmung von Zeitdauer und zeitlichen Abfolgen Leewesen haben ihnen eigene zeitliche Auflösung in Informationsverarbeitung, welche auf Wahrnehmung, Motorik und spezielle Umwelt abgestimmt ist (z.b. ist Erosion eines Gebirges nicht wahrnehmbar, Vorgänge bei Explosion auch nicht differenziert auflösbar) Wahrnehmung der Zeitdauer und der Geschwindigkeit zeitlicher Abfolgen ist auf mittleren Bereich eingestellt Dadurch ist sichergestellt, dass Aspekte wahrgenommen werden, die für das Verhalten 2

3 o o relevant sind und dass richtige Bandbreite zwischen Unterforderung und Überforderung in Informationsaufnahme eingehalten wird Wahrnehmung in der sozialen Kommunikation, einschließlich Sprache In diesen Bereich der Wahrnehmung gehören all jene Aufgaben, die bei der Interaktion mit anderen benötigt werden Beispiele: Erkennen einzelner Personen; Sprechen und Zuhören; nichtverbale Kommunikation durch Mimik, Gestik und Bewegung; Erwerb und Gebrauch der Muttersprache; alles, was am Verstehen, emotionalen Erleben und Regulation von sozialen Interaktionen beteiligt ist Wahrnehmung bei fakultativen sozialen und arbeitsbezogenen Fertigkeiten Dieser Bereich fasst Aufgaben zusammen, die bei spezifischen Fertigkeiten des sozialen Lebens, der Arbeitswelt, der Wissenschaftswelt oder der Welt des Sports und Spiels auftreten fakultative Fertigkeiten können erworben werden nicht unbedingt Teil der menschlichen Grundausstattung, häufig sehr komplex Beispiele: Erlernen eines Musikinstrumentes, der Mathematik, einer Sprache etc. Fertigkeiten erfordern bei Erwerb und Durchführung spezifische Wahrnehmungsleistungen >> Aufgaben weisen darauf hin, dass Wahrnehmung eng mit kognitiven Leistungen und mit Agieren und Handeln verbunden ist >> Wahrnehmung ist ein Teil der umfassenderen menschlichen Informationsverarbeitung und Handlungssteuerung Komponenten der Informationsverarbeitung und Handlungssteuerung und ihr Bezug zur Wahrnehmung - Komponenten des Kreisprozesses menschlichen Erkennens, Verhaltens und Handelns: o Wahrnehmung ist in einen größeren Kreisprozess eingebettet Kreisprozess umfasst Informationsaufnahme aus der Umwelt, kognitive Verarbeitung, Zielbildung für das Handeln aufgrund emotionaler und motivationaler Bedingungen und Agieren und Handeln in Umwelt selbst Anlässe zu spezifischen Wahrnehmungsprozessen können vielseitig sein Wahrnehmungszyklus kann von unterschiedlichen Positionen des Kreisprozesses aus starten und verschiedene und unterschiedlich gewichtete Interaktionen mit anderen Komponenten aufweisen o Die Sensumotorik ist für die Wahrnehmung besonders wichtig Schlüsselkomponente für Umsetzung der eigenen Aktivität einer Person 3

4 Umfasst zum einen ausführende Motorik, mit der direkt auf Umwelt eingewirkt wird und kommunikative Motorik im Umgang mit anderen (Mimik und Gestik) Umfasst zum anderen explorative Motorik, also die motorischen Bewegungen der Sinnesorgane, durch welche die Informationsaufnahme breiter und flexibler wird beispielsweise Kopf-, Augenbewegungen, Hand-, Fingerbewegungen o Mittels reflexiver Prozesse können wir in einen Teil unserer Verarbeitungsprozesse eingreifen (Metaebene) mit bewussten Überlegungen können Personen in Verarbeitungsprozesse eingreifen bestimmte Strategien der Wahrnehmung können aktiv eingesetzt werden (z.b. Aufmerksamkeitssteuerung beim Lenken eines Fahrzeuges in dichtem Verkehr) basale Auswertungsvorgänge (z.b. Farbwahrnehmung) nicht beeinflussbar Person kann kognitiv auf Wahrnehmung einwirken, bedeutet: Personen haben subjektives Wissen über eigene Wahrnehmung (so etwas wie kognitive Metaebene) Metaebene von großer Bedeutung für Selbstbild - breite Leistungsbereich unserer Wahrnehmung hat Ursprung in der langen evolutionären Entwicklung des Menschen und in den Lernmöglichkeiten, die der Mensch während seines Lebens ergreifen kann - Wahrnehmungsleistungen haben sich im Laufe der Evolutionsgeschichte an einen Mesokosmos angepasst = eine Welt mit mittelgroßen Dimensionierungen, die auf unsere Aktionsmöglichkeit abgestimmt ist - Wahrnehmung reicht bei Abständen von Teilen eines Millimeters bis zu einigen Kilometern, bei Gewichten von wenigen Gramm bis zu kaum mehr als hundert Kilogramm, bei Temperaturen von einigen zehn Minusgraden bis zu etwa gleicher Distanz auf der Plusskala, bei der Zeit von Intervallen von Sekunden bis zu einigen Jahrzehnten - Anforderungen, die der Werkzeuggebrauch, die Organisation des sozialen Lebens und die Arbeitsteilung mit sich brachten, haben die Leistungen im Verlauf der Menschheitsgeschichte vermutlich wesentlich mitgeformt - Für einzelne Leistungen können sich spezifische Verarbeitungssysteme herausgebildet haben - Durch Anpassung an Evolution wurden auch die individuellen Lernmöglichkeiten stark ausgeweitet verlängerte Kindheit im Gegensatz zu Primaten komplexes Lernen ist länger möglich und hält Leben lang an Lernen in der Wahrnehmung wichtig (z.b. Erwerb einer neuen komplexen Fertigkeit in Rehabilitation nach Unfall) - Die Funktion der Wahrnehmung im Alltag, die Einbettung der Wahrnehmung in den größeren Kreisprozess des Erkennens, Verhaltens und Handelns, der Ursprung der Wahrnehmung aus der Evolution und ihre Prägung durch ontogenetisches Lernen sind Rahmengesichtspunkte, die bei der Analyse der Wahrnehmung beachtet werden müssen 4

5 Wichtige Begriffe und Teilaspekte des Wahrnehmungsprozesses - Wahrnehmungsprozess kein stufenartiger Prozess, sondern Systemcharakter - Begriffe und Aspekte sollen beschrieben werden, die für die Analyse des Wahrnehmungsprozesses wichtig sind und die auch das Ineinandergreifen der Teilprozesse sichtbar machen o o Verfügbare, durch Eigenbewegung erzeugte und beachtete Umweltinformation Was kann wahrgenommen werden? Umwelt muss in der richtigen Auflösung beschrieben werden Es ist zu berücksichtigen, welche Angebote die Umweltmerkmale jeweils für das Agieren und Handeln bereitstellen Dazu Fragen lösen, wie: Was charakterisiert eine feste Standfläche? etc. Ähnliche Analysen sind für Hören, Tasten und die anderen Wahrnehmungsbereiche einschließlich der Sprachwahrnehmung durchzuführen Zur Beschreibung z. T. ökologische Physik (weniger die klassische und moderne Physik) nötig = Untersuchung der Geometrie, Physik und Chemie einer spezifischen biologischen Umwelt ökologische Physik ist auf Mesokosmos abgestimmt, in dem wir wahrnehmen und handeln Allgemein: die Untersuchung der Wahrnehmungsprozesse muss sowohl mit einfachen als auch mit komplexen Reizinformationen durchgeführt werden Ein grundlegendes Verständnis kann erst durch die Verbindung der Ergebnisse aus den Ebenen unterschiedlichster Komplexität erreicht werden Beobachter sind aktiv und nehmen nicht nur passiv Informationen auf Sie erkunden ihre Umwelt von sich aus und erzeugen dabei die Reizinformation häufig selbst durch ihre eigenen Bewegungen Aus einer Szene (beispielsweise beim Abtasten von Gegenständen) wird bei weitem nicht alle verfügbare Information aufgenommen Der Beobachter richtet vielmehr seine Aufmerksamkeit auf bestimmte Aspekte und beachtet diese Beispiel: Zirkusszene man achtet nur auf den Tiger und seine Aktionen in der Manege, andere Informationen treten in den Hintergrund Wahrnehmung ist immer mit bestimmten Aufmerksamkeitsprozessen verbunden Physikalische Trägerprozesse als Mittler zwischen Umwelt und Sinnesorgan Die Sinnesorgane sind jeweils nur für ein schmales Fenster physikalischer Prozesse empfindlich Sehen: elektromagnetische Wellen (= Informationsträger) von nm Hören: Frequenzbereich Hz (Informationsträger sind Schwallwellen, Luft 5

6 o o o o druckschwankungen) Informationsübertrag ist ohne eine materiellen oder energetischen Träger nicht möglich bei den so genannten Nahsinnen (z.b. bei der Schmerzwahrnehmung) vermitteln Trägerprozesse Informationen über den Bereich, in dem sie aufgenommen wurden; sie haben praktisch keine Distanz zu überwinden Reizmuster an den Rezeptoren Transduktion In einer konkreten Situation wird von der verfügbaren und erzeugten Reizinformation nur ein Teil aufgenommen komplexen Reizmuster, die aufgrund der Aktivität des Beobachters an den Rezeptoren eintreffen, stellen die Basis für die Wahrnehmung dar diese Reizmuster sind so genannte proximale Reize (Nahreize), aus denen in der Wahrnehmung die Informationen über die Objekte gewonnen werden oder distale Reize (Fernreize), aus denen Informationen über Gegenstandsmerkmale gewonnen wird in den Rezeptoren werden die Reizmuster, die in den physikalischen Trägerprozessen enthalten sind, aufgenommen und in bioelektrische Signale umgewandelt Transduktion der chemischen oder physikalische Reize ist Signalwandlung, Selektion und Verarbeitung in einem Neuronale Verarbeitung, multimodale und sensumotorische Interaktion bioelektrische Signale der Rezeptoren werden in den Neuronen in Nervenimpulse oder Spikes umgewandelt diese Signalform ist einheitliche Sprache des Gehirns sie ermöglicht es, dass verschiedene Sinnessysteme, die Sensumotorik, das Gedächtnis, die Emotionen und andere Bereiche in der neuronalen Verarbeitung direkt miteinander kommunizieren können neuronale Signale erreichen nach mehreren Verarbeitungsstufen primäre sensorische Areale des Cortex und dann die weiteren Verarbeitungsbereiche Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist also eine große Zahl von Neuronen auf mehreren Ebenen aktiv In diesem komplexen Netz wird die neu aufgenommene Information zusammen mit gespeicherter Information verarbeitet, verglichen und verbunden Wahrnehmen, Erkennen und Handeln herausragendsten Kennzeichen der Wahrnehmung sind das bewusste Erleben und die direkte Verbindung von Wahrnehmen, Erkennen und Handeln für Verhaltensentscheidungen und das Handeln muss die Wahrnehmung verlässliche Informationen verfügbar machen Szenen, auf welche das Handeln orientiert ist, müssen daher sowohl in der Wahrnehmung als auch in der gedächtnismäßigen Vorstellung gut repräsentiert und auf die Per 6

7 o son bezogen sein Dies wird durch unsere Wahrnehmung mit ihrer räumlichen und zeitlichen Stabilität sowie ihrer Reichhaltigkeit und ihres Bezuges zum intentionalen Handeln orientiert Wie allerdings das bewusste Erleben, die komplexe neuronale Verarbeitung und das Handeln genau miteinander verbunden und aufeinander bezogen sind, wird immer noch nicht hinreichend verstanden Wahrnehmen ohne Erkennen findet nicht statt Gebrauchsgegenstände werden anhand konkreter oder anhand prototypischer Exemplare, die wir im Gedächtnis gespeichert haben, eingeordnet und erkannt und zwar jeweils mit ihrem Bezug zur Handlungsbedeutung oder dem Motivationskontext Für komplexe Situationen wie Ereignisse oder Handlungsabfolgen sind die Gedächtnisordnungen entsprechend differenzierter Beobachter kann mithilfe seiner Aufmerksamkeit bestimmen, in welcher Auflösung er die Umwelt analysieren möchte kann z.b. von einem Moment zum anderen zwischen einer mehr globalen oder mehr lokalen Strategie der Wahrnehmung hin und her wechseln, also zwischen unterschiedlichen Graden der Detaillierung (Tisch kann als Arbeitsfläche wahrgenommen werden, kann in die Gesamtszene eingeordnet werden oder Holzmaserung kann geprüft werden) Auf diese Art und Weise wird Wahrnehmen und Erkennen sehr flexibel Kognitive Einflüsse auf die Wahrnehmung, Bottom-up- und Top-Down-Verarbeitung Beim Erkennen wirken Gedächtnis und kognitive Prozesse auf Wahrnehmung ein Top-Down-Prozesse = kognitive Einflüsse auf die Wahrnehmung Zusätzlich zu den Reizinformationen benutzt die perzeptuelle Wahrnehmung Informationen höherer Verarbeitungsebenen Vorwissen, Vorerfahrungen und Erwartungen (Informationen von oben ) Maus-Gesicht-Experiment: schneller erkannt, wenn Kontext vorhanden o Bottom-up-Verarbeitung: bezieht sich auf Prozesse, die nur Reizmerkmale analysieren und verarbeiten (z.b. Verteilung von hellen und dunklen Bereichen; Anordnung von Konturen in visueller Szene) Wahrnehmungslernen 3 Arten Wahrnehmungssysteme sind ständigem Lernen unterworfen Beispiele: Differenzierungslernen; Nachjustieren in der Auswertung der Reizinformation (z.b. bei Zunahme des Kopfumfanges im Wachstum, wenn auditive Information weiterhin richtig ausgewertet werden soll); Abgleichen (Interaktion und Koordination) zwischen verschiedenen Wahrnehmungssystemen (Umweltaspekte sollen durch die verschiedenen Wahrnehmungssysteme in vergleichbarer Form vermittelt werden) 7

8 - Zusammengefasst sind für die Analyse des Wahrnehmungsprozesses folgende Punkte wichtig: o Funktionen des Wahrnehmungsprozesses sind vom Erkennen und Handeln bestimmt o Der Prozess ist auf die ökologische Umwelt abgestimmt o In die neuronalen Verarbeitungsvorgänge gehen sowohl Reizinformationen als auch gespeicherte Informationen ein, und das bewusste Erleben der Wahrnehmung geht mit diesen Verarbeitungsvorgängen einher UNTERSUCHUNGSMETHODEN Ebenen der Untersuchung - In Buch: Wahrnehmung auf zwei Ebenen beschrieben: Psychophysik und Neurophysiologie - Begriff der Psychophysik wurde 1860 vom deutschen Physiker und Philosophen Gustav Theodor Fechner ( ) eingeführt - Psychophysik: Untersuchung der gesetzmäßigen Beziehungen zwischen physikalischen Reizen und der subjektiven Wahrnehmung; umfasst alle systematischen Beziehungen zwischen Umwelt- und Reizaspekten und den Wahrnehmungsresultaten. o Fechners Vorgehen umfasste Messung von Wahrnehmungsschwellen und Entwicklung einer Theorie zur Beziehung von Reiz und Wahrnehmung - In der psychophysischen Untersuchung kann daher das gesamte Spektrum der möglichen Reizmuster verwendet werden: von sehr komplexen Reizmustern, wie sie in der natürlichen Umwelt vorkommen, bis hin zu den sehr einfachen Reizmustern, wie sie für die Prüfung von Teilaspekten der Wahrnehmung eigens hergestellt werden o Ziel der Anwendung komplexer und einfacher Reizmuster: besseres Verständnis für Vorgang der Wahrnehmung - Auf Wahrnehmungsseite umfassen psychophysische Untersuchungen komplexe Leistungen des Erkennens wie auch einfaches Unterscheiden - Neurophysiologie: Ebene der neurophysiologischen Untersuchung umfasst zwei Bereiche: 1. Untersuchung der Beziehung zwischen Reizmustern und den neuronalen Prozessen 2. Beziehung zwischen den neuronalen Prozessen und der Wahrnehmung. Art der Untersuchung untersuchter Gegenstand untersuchte Beziehung Psychophysik Wahrnehmungsleistung Reize Wahrnehmung Neurophysiologie neuronale Aktivität Reize neuronale Aktivität neuronale Aktivität Wahr 8

9 nehmung o Neurophysiologische Forschung häufig an Tieren durchgeführt PSYCHOPHYSIK: UNTERSUCHUNG DER BEZIEHUNG ZWISCHEN REIZMUSTER UND WAHRNEHMUNG - Ziel der Untersuchung auf der Ebene der Psychophysik: Beziehung zwischen den physikalischen Reizstrukturen und den Wahrnehmungsresultaten. - Für die Untersuchung werden folgende Aufgaben eingesetzt: o Beschreibung o Vergleichen o Erkennen o Entdecken von Schwellen ( Es fängt jetzt an sich zu bewegen ) o Größeneinschätzung o Suchaufgaben - Beschreibung der Phänomene, Messung von Schwellen, Größeneinschätzungen, Methoden des Wiedererkennens und Suchaufgaben = wichtige Aufgaben der Psychophysiik Beschreibung der Phänomene - Erster Schritt in der Untersuchung der Wahrnehmung ist gesamte Beschreibung dessen, was wir wahrnehmen - Aufmerksamkeit muss auf ein einzelnes Phänomen gerichtet sein, das dann beobachtet wird o Beispiel: Scheinbewegung - In der weiteren Analyse sind auch Einordnung und Stellenwert des Phänomens in der natürlichen Wahrnehmung einzubeziehen - Davon ausgehend kann Vorstellung über Verarbeitung entwickelt werden, die Phänomen zugrunde liegt - Beschreibung, funktionale Analyse und erste Erklärung sind wesentliche erste Schritte in Untersuchung einzelner Wahrnehmungsleistungen, können dann detaillierter untersucht werden Die psychophysischen Methoden der Schwellenmessung - Gustav Theodor Fechner ( ): Buch Elemente der Psychophysik - Fechners Auffassung: Es ist möglich, eine Beziehung zwischen Physischem und Psychischem nachzuweisen, indem man einer Person systematisch variierte Reize darbietet und berichten lässt, wie sich Erleben bei dieser Variation verändert - Er hatte mehrere Methoden entwickelt, um absolute Schwellen und Unterschiedsschwellen zu messen o Es ging dabei um die kleinste Reizintensität, die nötig ist, damit ein Beobachter einen Reiz ent 9

10 decken oder einen Unterschied zu einem anderen feststellen kann. - Klassische Schwellentheorie: an der absoluten Schwelle entsteht ein plötzliches Umschlagen von einem Zustand, in dem ein Beobachter den Reiz noch nicht entdecken kann (also dessen Intensität unterhalb der Schwelle liegt), in einen Zustand, in dem dies dem Beobachter gelingt (also die Intensität die Schwelle überschreitet). - Aber: Übergang zwischen dem Nichtentdecken und dem Entdecken des Reizes erfolgt gewöhnlich graduell und nicht abrupt. - Schwellentheorie erklärt dies damit, dass ein sprunghafter Übergang nur dann eintritt, wenn alle Faktoren während des Experiments konstant bleiben; dies in Wirklichkeit aber kaum der Fall. - Methoden der Schwellenbestimmung stellen die klassischen psychophysischen Methoden dar: o Grenzmethode: zur Messung der Schwelle (=Methode der eben merklichen Unterschiede) Versuchsleiter bietet dem Beobachter verschiedene Reize in aufsteigender (oder in absteigender) Reihenfolge dar Bei jeder Darbietung wird die Person gefragt, ob sie den Reiz wahrnimmt oder nicht. Reiz wird dargeboten, Vp sagt Ja oder Nein, je nachdem ob Vp Reiz sieht/hört oder nicht Die Veränderung von Ja zu Nein ist der Übergangspunkt Verfahren wird dann in umgekehrter Richtung wiederholt man beginnt unterhalb der Schwelle und steigert Intensität, bis Vp mit ja antwortet Beide Durchläufe, aufsteigende und absteigende, werden mehrmals wiederholt und die Schwelle als Mittelwert der Übergangswerte aller Durchläufe berechnet Reize werden bei der Grenzwertmethode deshalb in aufsteigender und absteigender Reihenfolge dargeboten, um Fehler entgegenzuwirken (aufzuheben), der aufgrund Perseverationstendenz beim Antworten auftreten kann = der Beobachter neigt dazu, aufeinander folgend in dieselbe Richtung zu antworten (Vp sagt ja, weil sie bei vorangegangenem Durchgang auch ja gesagt hat.) o Herstellungsmethode: (=Methode der mittleren Fehler) der Reiz wird langsam verändert; der Beobachter oder der Versuchsleiter variiert die Reizintensität aufsteigend oder absteigend, bis der Beobachter sagt, dass er den Reiz gerade noch bzw. nicht mehr entdeckt hat dieser Punkt gilt als absolute Schwelle Verfahren kann mehrmals durchgeführt werden Schwelle entspricht dann Durchschnitt Wenn der Beobachter den Reiz selbst verändert, hat dies den Vorteil, dass er eine aktive Rolle im Verfahren einnimmt und die Wahrscheinlichkeit maximiert wird, dass er während des gesamten Experiments hoch aufmerksam bleibt. 10

11 o Konstanzmethode: ähnelt der Grenzwertmethode (=Methode der richtigen und falschen Fälle) Vl bietet eine Reihe einzelner Reize dar, aber in zufälliger Reihenfolge Der Stärkste liegt eindeutig über der Schwelle (entdeckt Vp auf jeden Fall), der Schwächste eindeutig darunter (entdeckt Vp auf jeden Fall nicht) Intensität der anderen Reize liegt zwischen Extremen werden z. T. entdeckt, z. T. nicht jeder Reiz wird mehrmals zufällig dargeboten prozentualer Anteil bestimmt: wie oft entdeckt Als Schwelle wird die Intensität bestimmt, bei der Hälfte der Versuche zum Entdecken führt - Mit welcher der Methoden misst man nun gewöhnlich Schwellen? Hängt von der benötigten Genauigkeit und der verfügbaren Zeit ab. Konstanzmethode ist die genaueste, braucht aber die meiste Zeit Herstellungsmethode ist die ungenaueste, ist aber am schnellsten. - Fechner nimmt Bezug auf Weber ( ) hat Messungen zu den Unterschiedsschwellen durchgeführt o Die Unterschiedsschwelle wird als eben merklicher Reizunterschied (ΔS = S i S j ) bezeichnet o Sie ist der kleinste Unterschied zwischen zwei Reizen, den eine Person gerade noch feststellen kann - Weber ließ Vpn kleines Standardgewicht und danach ein geringfügig leichteres Vergleichsgewicht heben und dann beurteilen, welches mehr wog - Wenn Unterschiede zwischen den Gewichten klein waren, waren sie schwer für die Vp festzustellen größere Unterschiede leichter - Weber stellte fest, dass die Größe des eben merklichen Reizunterschiedes von der Größe des Standardgewichtes abhing - Wenn die Größe des Reizes wächst, wächst auch die des eben merklichen Reizunterschieds. - Weber sches Gesetz: ΔS/S = K o K ist eine als Weber scher Quotient bezeichnete Konstante, S der Wert des Standardreizes. - Zahlreich Forscher haben Gesetz überprüft und herausgefunden, dass es für die meisten Sinne gilt, sofern die Reizstärke nicht zu nahe an der Schwelle liegt. - Messung der Schwellen war ein wichtiger Schritt in der Psychologie: Sie zeigen nämlich, dass eine quantitative Erfassung des Psychischen möglich ist! - Fechners Methoden der Schwellenmessung eignen sich nicht nur, um Reizintensitäten an der 11

12 Schwelle des Entdeckens oder an der Schwelle des Erkennen eines Unterschiedes in der Intensität zu untersuchen o Sie lassen sich überall dort einsetzen, wo in Abhängigkeit von den Reizbedingungen Übergänge in der subjektiven Qualität des Erlebens auftreten und wo man die Reizbedingung für das Auftreten dieser Änderungen im Erleben untersuchen möchte. o Methoden also auch bei sehr komplexen Reizmustern einsetzbar hohe Stellenwert der Methoden durch breite Anwendbarkeit begründet - Zentrale Frage der damaligen Zeit: Wie hängen überschwellige Reizintensitäten und Wahrnehmung dieser Reize zusammen? o Es geht um die Beziehung zwischen der Intensität eines Reizes und unserer Wahrnehmung der Intensität dieses Reizes Die Messung überschwelliger Reizintensitäten - Frage der Forschung: wenn wir Intensität eines Lichtes verdoppeln wirkt es dann auch doppelt so hell?! etc. - Stevens stellte eine Gleichung auf, die auch heute noch als Beschreibung der Zusammenhänge zwischen Reizstärke und wahrgenommener Reizstärke gültig ist - Gleichung ergab sich aus dem Verfahren der Methode der direkten Größeneinschätzung o VL bietet Vp Standardreiz dar (z.b. Leuchtfeld mittlerer Intensität), weist dem Reiz einen Wert (z.b. 10) zu. o Dann bietet er z.b. Leuchtfelder verschiedener Intensität dar und Vp soll jedem Feld einen bestimmten Wert (z.b. entsprechend der Helligkeit) zuordnen. o Ergebnis: Bei Verdoppelung der Reizstärke verdoppelt sich die wahrgenommene Helligkeit nicht o Die Verdoppelung der Helligkeit bewirkt nur eine geringe Veränderung der wahrgenommenen Helligkeit. gilt insbesondere bei höheren Intensitäten - Ergebnis weist auf Verdichtung der Antwortdimensionen hin: o = wenn die Reizstärke wächst, nimmt die Größe der Reaktion zu, aber nicht so schnell wie die Intensität. o Um Helligkeit zu verdoppeln muss man die Intensität mit etwa 9 multiplizieren - Spreizung der Antwortdimensionen = die Verdoppelung der Stärke eines Stromstoßes bewirkt mehr als die Verdoppelung der Schmerzempfindung - jede Sinnesmodalität folgt derselben allgemeinen Gleichung (Kurven sind unterschiedlich) - Stevens sches Potenzgesetz: W = KS n ; die wahrgenommene Stärke W ist gleich einer Konstanten K, multipliziert mit der n-fach potenzierten Reizintensität - Beziehung zwischen Reaktions- und Reizstärke lässt sich für alle Sinne durch eine Potenzfunktion beschreiben 12

13 o Exponent dieser Funktion gibt an, ob die Verdoppelung der Reizintensität mehr oder weniger als eine Verdoppelung der Antwort bewirkt. Methoden des Erkennens und Wiedererkennens - Wahrnehmen in natürlichen Situationen eng Erkennen von Gegenständen, Personen, Ereignissen oder Umgebungsausschnitten verbunden Methoden, die diesen Aspekt analysieren, sehr wichtig - wichtigsten Aufgaben, mit denen das Erkennen und Wiedererkennen untersucht wird: o Gleich-Verschieden-Urteile: Personen müssen entscheiden, ob zwei Bilder, nebeneinander oder zeitlich nacheinander dargeboten, gleiches Objekt darstellen. o. ä. o Zuordnung zu einer Klasse: Es ist zu erkennen, ob ein dargebotenes Objekt zu einer Liste von Objekten oder zu einer Klasse von Objekten gehört. o Alt-Neu-Urteil: Es ist anzugeben, ob ein Objekt mit einem der Objekte einer zuvor dargebotenen Liste identisch ist. o Objektbenennung: Dargebotene Objekte sind möglichst schnell zu benennen. o Beurteilung der Natürlichkeit der Objekte: rasche Entscheidung, ob dargebotenes Objekt als natürliches Objekt vorkommt. o Bekannt-Nichtbekannt-Urteil: Wieder erkennen best. Gegenstände - Durch verbesserte Soft- und Hardware-Werkzeuge können Prozesse des Erkennens und deren Verschränkung mit dem visuellen System besser als früher untersucht werden Suchaufgaben - Beobachter hat z.b. die Aufgabe, eine bestimmte geometrische Form aus einer Reihe anderer Formen herauszufinden - Wahrnehmungsleistung durch Anzahl der richtigen Antworten und Zeit bis zum Auffinden der richtigen Antwort erfasst - Mit solchen Aufgaben: Wesentliches über Formwahrnehmung und Aufmerksamkeit herausfinden Analyse von Reizinformationen für Merkmale der Umwelt - Aspekt wird anhand von Wahrnehmung räumlicher Tiefe erläutert: Foto von Frau vor Auto keine reale Szene, daher weniger Informationen für räumliche Tiefe - Mehrere Informationsquellen sagen was darüber aus, welchen relativen Abstand die verschiedenen Objekte zueinander haben. - Reizinformationen für räumliche Tiefe: o Verdecken eines Objektes ( Da Person im Vordergrund einen Teil des Autos verdeckt, wissen wir, dass sie sich zwischen uns und dem Auto befindet) o Oberflächenstruktur der Straße ( im Vordergrund grober, dann feiner werdend) = Veränderung in Textur, Texturgradienten 13

14 o o Relative Größe der Gegenstände Schattenbildung Weitere Methoden - Beschriebene Methoden nur Auswahl der wichtigeren psychophysischen Methoden - Zwischen Entwicklung von inhaltlichen Fragen und von Methoden besteht Wechselwirkung Kapitel 2 Das Sehen Retina, Rezeptoren und erste Stufen der neuronalen Verarbeitung - Zwei Typen von Rezeptoren: Stäbchen (wenig Licht) und Zapfen (viel Licht). - Zapfen: sind in der Lage, feine Details aufzulösen und jene Information zu extrahieren, die unser Farbsehen ermöglichen photopisches Sehen bei hellem Licht - Stäbchen: haben geringere Auflösung von Details, nicht für das Farbsehen ausgerichtet skotopisches Sehen bei Dämmerung, Dunkelheit - Unsere visuelle Wahrnehmung beruht, wie bei anderen Wahrnehmungen auch, sowohl auf den Eigenschaften der Umwelt als auch auf den Eigenschaften des visuellen Systems zum Verständnis der Wahrnehmung Untersuchung der Transformationen und Verarbeitungsprozesse innerhalb des Systems nötig (Weg vom proximalen Reiz Retina nervus opticus CGL V1 V2 usw.) DIE EMPFINDLICHKEIT DES AUGES FÜR LICHT UND DIE STRUKTUR DES VISUELLEN SYSTEMS - Zu sensorischen Systemen gehören folgende Einheiten: o Ein Sinnesorgan, welches Umweltreize aufnehmen kann o Rezeptoren, die Reizinformation in neuronale Signale umsetzen o Neurone, welche die Signale verarbeiten und ins Gehirn weiterleiten o Zentrale Neurone im Gehirn, die diese vorverarbeiteten Signale empfangen, sie weiterverarbeiten. Mit der zentralen Verarbeitung ist unser perzeptuelles Erleben verbunden. Die Empfindlichkeit des Auges für Licht - Sehen benutzt als Trägerprozess Licht = elektromagnetische Wellen = Schwingungen von Elektronen - Sichtbares Licht, das wir wahrnehmen können, umfasst Wellenlängen von ca nm nur kl. Ausschnitt d. gesamten Spektrums; Gamma< Röntgen< ultraviolett < 400 nm; 14

15 700 nm < infrarot, Radar, FM, TV, AM, - Licht kann physikalisch sowohl durch elektromagnetische Wellen als auch durch Teilchen (= Photonen) beschrieben werden Die Struktur des visuellen Systems - Das visuelle System umfasst vier Hauptkomponenten: o Das Auge o Das Corpus Geniculatum Laterale (CGL, seitlicher Kniehöcker) im Thalamus o primärer visueller/ striärer Cortex, ( weil Verlauf der Nervenfasern helle Streifen erzeugt) o extrastriärer visueller Cortex: höhere Verarbeitungsebenen außerhalb des striären Cortex; Areale im temporalen, parietalen und frontalen Cortex. - Der Sehvorgang: - Zusammenfassung: Auge nimmt Licht auf, fokussiert es zu Netzhautbild u wandelt es in bioelektr. Aktivität um o beim Hinblicken auf einen Ort der Umgebung fällt Licht ins Auge. o einfallendes Licht passiert Hornhaut, Pupille (Öffnung) und Linse Fokussierung des Lichts o Lenkung auf die Netzhaut (Retina) = komplexes Netzwerk aus diversen Arten von Neuronen, die den hinteren Teil des Augapfels auskleiden, bestehend aus Stäbchen und Zapfen = Photorezeptoren, reagieren auf Licht mit elektrischen Signalen Neuronennetzwerk ( Bipolarzellen, Horizontalzellen, Amakrinzellen und Ganglienzellen), Verarbeitung und Weiterleitung der elektrischen Signale. o Nervus Opticus = Sehnerv, Bündelung und Weiterleitung der Informationen aus den Ganglienzellen o Die meisten dieser Impulse erreichen einen Kern im Thalamus: Das Corpus Geniculatum lateralis (CGL) o Von dort gelangen sie über die Sehbahn = Tractus Opticus zum primären visuellen Cortex o Von dort weiter zum extrastriären Cortex 15

16 LICHT, PHOTOREZEPTOREN UND NEURONALE SIGNALE Vergleich Auge Kamera optische Vorrichtungen zur Lichtbrechung Hornhaut, Linse 2 Linsen erzeugte Abbilder der Wirklichkeit auf der Netzhaut Auf dem Film Veränderung des Brennpunktes bei Unterschiedlicher Entfernung des Gegenstandes Vorgänge nach Bilderzeugung Formveränderung der Linse Linse vor- und Zurückbewegen Weiterleitung ins CGL, V1, usw. Wahrnehmung der Umwelt Bewegung Einzelne Bilder Entwicklung, Abzüge auf Photopapier 16

17 - Akkomodation: o Automatische Scharfeinstellung durch Brechkraftänderung der Linse o Von fern zu nah: Linse krümmt sich stärker durch Anspannung des Ziliarmuskels Erhöhung der Brechkraft Brennpunkt nach vorne verlagert scharfes Sehen o Nahpunkt: nahste Stelle scharfen Sehens, noch näher wird unscharf. Presbyopie/Altersweitsichtigkeit: im Alter verschiebt sich Abstand des Nahpunkts weiter nach hinten wegen nachlassender Akkomodationsfähigkeit DIE NETZHAUT - Fovea Centralis o Gelber Fleck, Sehgrube o Nur Zapfen vorhanden o Ort direkter Fokussierung Schärfstes Sehen möglich - Blinder Fleck o Informationen der Ganglienzellen laufen zusammen und bündeln sich zum Sehnerv (nervus opticus) o Im blinden Fleck keine Rezeptoren vorhanden o Fehlende Bildteile werden durch das Gehirn ergänzt, auch mit Hilfe des anderen Auges - Inverser Bau der Retina o Photorezeptoren am äußeren Rand des Augapfels liegend o Grund: Kontakt zu Pigmentepithel, einer Zellschicht, die den Rezeptoren Nährstoffe und Enzyme zur Verfügung stellt - Signalverarbeitung 17

18 o Stäbchen und Zapfen (Photorezeptoren) Stäbchen (cones) - lang, stabförmig - in Netzhautperipherie, nach lateral weniger - 20mal so viele ( 120 Mill.) - Hell- Dunkel (skotopisches) - adaptieren langsamer, aber hochempfindlich - empfindl. für kurzwelliges Licht (500nm) - 99 % des Sehpigments sind Stäbchen Zapfen (rods) - kürzer, kegelförmig - in Fovea nur Zapfen, schärfstes Sehen, - ca. 6 Mill.; meiste in Fovea, Rest in Peripherie - Farbsehen (photopisches) - für Sehen bei starken Lichtintensitäten - Geringere Empfindlichkeit o Hauptaufgabe der Stäbchen und Zapfen ist die Transduktion des auftreffenden Lichtmusters in elektrische Signale o Transduktion mittels lichtempfindlicher chemischer Substanzen: der Sehpigmente oder farbstoffe. Sehpigmentmoleküle (Opsin + Retinal) bilden einen Teil der Scheibenmembran im Außensegment des Rezeptors. o Isomerisation: Retinal verändert Form bei Lichtabsorption, Vewandlung in Katalysator: Auslösung einer Enzym-Kaskade, die elektrisches Signal in Photorezeptoren hervorruft Transduktionsvorgang Ein einziges Sehpigmentmolekül allein kann durch seine Isomerisation bereits den Rezeptor erregen Für Wahrnehmung eines Lichtreizes reicht Stimulation von sieben Rezeptoren. - Horizontalzellen: wichtig für laterale Hemmung, Signale zu Bipolarzellen - Bipolarzellen: übertragen Signale der Photorezeptoren zu Ganglienzellen - Amakrinzelle: übertragen quer über die Netzhaut, verteilen hemmendes Potential, wichtig für laterale Hemmung, Signale zu Bipolarzellen - Ganglienzelle: (M- u P-Ganglienzellen) Weiterleitung des elektrischen Signals SEHPIGMENTE UND WAHRNEHMUNG 18

19 - Duplizitätstheorie des Sehens (VON KRIES, 1896): Netzhaut besitzt zwei Rezeptortypen, die nicht nur verschieden aussehen, sondern auch nach unterschiedlichen Bedingungen arbeiten u unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Wahrnehmung hängt von diesen Rezeptortypen ab. Dunkeladaption - Erhöhung der Lichtempfindlichkeit, wenn die Beleuchtung von hell zu dunkel wechselt - Wenn es plötzlich dunkel wird, ist es anfangs schwierig überhaupt zu sehen, je länger die Dunkelheit anhält, desto mehr erhöht sich die Empfindlichkeit. - Vorgang verläuft in zwei getrennten Stufen: ein schnellen Anfangsstadium (Zapfen adaptieren, hohe Empfindlichkeit, beginnt sofort) und ein späteres, langsameres Stadium (Stäbchen adaptieren, höhere Empfindlichkeit) - Die Empfindlichkeit des dunkeladaptierten Auges ist etwa mal höher als die Empfindlichkeit des helladaptierten Auges vor der Dunkeladaption - Bei normalem Beobachter tritt die Stäbchenanpassung hervor, wenn die Stäbchen empfindlicher geworden sind als die Zapfen, im sog. Kohlrausch-Knick - Stäbchen adaptieren aber viel langsamer als Zapfen min bis zum Empfindlichkeitsmaximum; Zapfen dagegen 3 4 min, aufgrund unterschiedlicher ( )Eigenschaften des Sehpigments Eigenschaften des Sehpigments - Pigmentregeneration: Wiedervereinigung von Retinal und Opsin (dazu Enzyme aus Pigmentepithel wichtig) - Retina-Densiometrie: o Ein Messstrahl wird auf die Retina projiziert. Das Licht wird von den Photorezeptoren und dem Pigmentepithel absorbiert, geringer Teil (I r ) wird reflektiert. Messung von I r gibt Aufschluss darüber, wie viel Pigmente gebleicht sind und wie lange Regeneration dauert, da bei Helligkeit mehr gebleichte Pigmente vorhanden und dadurch mehr Licht reflektiert wird (großes I r ) und bei Dunkelheit wenig gebleichte Pigmente vorhanden und dadurch weniger Licht reflektiert wird (kleines I r ) o Pigmentregenerationszeiten zur vollständigen Regeneration: Zapfen: 6min; Stäbchen: 30 min o Pigmentregenerationszeiten stimmen mit Dunkeladaptationszeiten überein Pigmentregeneration Ursache der Dunkeladaptation 19

20 - Retinal absorbiert Licht Formveränderung Trennung von Opsin (bei Helligkeit) Farbänderung des Retinals von rot zu transparent = Bleichung = inaktiver Zustand, Licht wird nicht mehr umgewandelt - Retinal absorbiert kein Licht Pigmentregeneration setzt ein Erhöhung der Empfindlichkeit (bei Dunkelheit) gesteigertes Sehvermögen im Dunkeln Spektrale Hellempfindlichkeit - Stäbchen und Zapfen arbeiten in unterschiedlichen Intensitätsbereichen optimal, unterscheiden sich in ihrer spektralen Hellempfindlichkeit = Empfindlichkeit für verschiedene Abschnitte des sichtbaren Spektrums. - Licht: breitet sich wellenförmig aus, der Abstand der Amplitude ist die Wellenlänge - Farben: ändern sich mit der Wellenlänge; sichtbares Spektrum nm Kurzwelle: blau Mittelwelle: grün oder gelb (man braucht weniger Licht, um es zu sehen) Langwelle: orange oder rot - Kurven der spektralen Empfindlichkeit: Stäbchen empfindlicher für kurzwelliges Licht als Zapfen hat zur Folge, dass wir während der Dunkeladaption zunehmend mit den Stäbchen sehen und daher relativ empfindlicher für kurzwelliges Licht, also für Licht am blauen Ende des Spektrums werden o Beispiel: Eine blaue Blume erscheint einem dunkeladaptierten Auge heller als eine rote o Den Übergang von der Zapfen- zur Stäbchenempfindlichkeit nennt manv Purkinje-Phänomen Pigmentabsorptionsspektren - Absorptionsspektrum: Darstellung der Lichtmenge, die ein Sehpigment absorbiert, aufgetragen gegen die Wellenlänge des Lichts - die spektrale Empfindlichkeit beruht auf der Lichtabsorption des jeweiligen Sehpigments Kapitel 4 Höhere Ebenen der corticalen visuellen Informationsverarbeitung - extrastriärer Bereich des visuellen Systems hat gewichtigere Funktion - Rezeptive Felder des striären Cortex nehmen erste grobe Analyse der aufgenommenen visuellen In 20

21 formation vor - Verarbeitungsmechanismen, die im striären Cortex beschrieben wurden, sind nur eine von mehreren Stufen des Gesamtprozesses der visuellen Verarbeitung - visuelle Verarbeitung erstreckt sich auf große Teile des parietalen, temporalen und frontalen Cortex KOMPLEXE VERARBEITUNG IM PRIMÄREN VISUELLEN CORTEX - V1 enthält Neurone, die für die Merkmale Orientierung/Richtung, Ortsfrequenz und Länge visueller Reizmuster selektiv empfindlich sind und den retinalen Ort der Reizung angeben können. - Modulation durch den Kontext: Umgebung des Reizes beeinflusst Antwort der Neurone. - Antwortrate eines Neurons auf eine kurze vertikale Linie ist hoch; wenn Linie in eine größere Zahl von Linien mit unterschiedlichen Richtungen eingebettet ist, sinkt die Antwortrate. Enthält das Muster die vertikale Linie mehrfach und übereinander angeordnet, erhöht sich die Antwortrate des Neurons, ist dann praktisch gleich groß wie bei der Darbietung einer einzelnen Linie. - Reaktion der Neurone hängt mit der Auffälligkeit (salience) der Linie zusammen. Auffälligkeit hoch: starke neuronale Reaktion. Auffälligkeit gering: niedrigere Reaktion - Art des Kontextes hängt mit Auffälligkeit des Liniensegments zusammen, dieses wiederum mit der Antwortrate - Versuch: Wenn das Zentrum aus Liniensegmenten mit einer anderen Orientierung besteht als das Umfeld: Antwort erhöht sich, aber mit Verzögerung (spätere Verarbeitung). Verarbeitung kann innerhalb oder auch außerhalb des striären Cortex stattfinden. Die Ergebnisse der Verarbeitung sind als Feedback-Signale im striären Cortex wieder verfügbar - Visuelles System ist komplexe Struktur mit Verarbeitung, Signalweiterleitung und mit Feedback- Bahnen. - Die späteren Antworten werden durch Kontextinformationen mitbestimmt und hängen mit Auswertung auf höheren Ebenen zusammen. ZWEI VERSCHIEDENE BAHNEN DER VISUELLEN VERARBEITUNG IM EXTRASTRIÄREN CORTEX - Zwei Organisationsprinzipien: 1. Parallele Pfade: im extrastriären Cortex wird Info in zwei unterschiedlichen Bahnen verarbeitet: im Wesentlichen magnozelluläre und parvozelluläre Schichten aus dem CGL 2. Modularität: Bestimmte Strukturen des extrastriären Cortex dienen in der Informationsverarbeitung spezifischen visuellen Aufgaben. 21

22 Organisation der extrastriären cortikalen Bahnen Parietale r Cortex Objektlokalisierung Bewegung MT Dorsale Bahn WO M- Ganglienzel len Retina Magnozell. Schicht 1,2 CGL V1 V2 V3 P- Ganglienzel len Parvozell. Schicht 3-6 V1 V2 Objekterkennung Farbe V4 Form IT Ventrale Bahn WAS Zwei cortikale Sehsysteme: für das Was und für das Wo bzw. das Wie - Ventraler Pfad WAS : Objektwahrnehmung - Dorsaler Pfad WO : Objektlokalisierung; WIE : Wahrnehmung der eigenen Aktionen (z.b. Ergreifen des Objekts) Einführung in die Neurophysiologie - Modularitätshypothese: Gehirn ist aus einer Reihe von Teilsystemen oder Modulen aufgebaut, die relativ unabhängig voneinander arbeiten + Basis der psychischen Leistungen darstellen - Ziel der Neurophysiologie: Herausfinden welche Systeme unabhängig sind und wie sie zusammenwirken - Unabhängigkeit oder Dissoziation der Teilsysteme, wenn bestimmtes Muster von Leistungsunterschieden gefunden wird. (Patienten mit Hirnläsionen werden analysiert) - visuelle Formagnosie: Unfähigkeit, gewöhnliche Objekte wieder zu erkennen, auch wenn sie direkt gesehen werden können. (Patientin sieht Buch und Apfel, aber kann nicht nachzeichnen) 22

23 - Prosopagnosie: Schwierigkeiten, die Gesichter von vertrauten Personen zu erkennen (Läsion im inferotemporalen Cortex) Modularität im extrastriären Cortex - Modularität: Spezialisierung (verschied. Areale für verschied. Aufgaben) - Modul: bestimmte Struktur umfasst eine größere Zahl von Neuronen, die für ein bestimmtes Merkmal oder einen Merkmalskomplex sensitiv sind - Mediotemporales Areal (MT): ein Modul für Bewegungsanalyse; MT-Läsionen heben die Entdeckungsschwelle für die Bewegungsrichtung deutlich an. - Inferotemporales Areal (IT): ein Modul für Formanalyse; o Primäre Zellen: Antworten am stärksten auf einfache Formen (Rechtecke, Punkte, Ellipsen) o Elaborierte Zellen: bevorzugen komplexe Reize: spez. Formen mit Farbe oder Textur (z.b. Kreis mit Stiel Apfel) o Inferiotemporale Zellen (Gyrus fusiformis): spezialisiert auf Analyse von Gesichtern DER SENSORISCHE CODE: WIE OBJEKTE IM VISUELLEN SYSTEM REPRÄSENTIERT SIND - Sensorischer Code: enthält jene Informationsaspekte der neuronalen Signale, welche die Wahrnehmungen repräsentieren. o Einzelzellcodierung Idee: spezifische Reizmuster durch Feuern bestimmter, einzelner Neurone, die dafür selektiv empfindlich sind; (Gesicherwahrnehmung: ein Neuron für ein Gesicht) extrem unwahrscheinlich: 1. Neurone antworten auf mehrere Gesichter 2. enorme Zahl unterschiedlicher Gesichter. o Populations- oder Ensemblecodierung Codierung auf ein Netzwerk von Neuronen verteilt. (Fünf Gesichter führen zu fünf unterschiedl. Mustern in drei Neuronen). Vorteil: mit sehr wenigen Neuronen werden sehr viele verschiedene Objekte signalisiert - Neurone im MT-Areal sind so genau auf Bewegungsrichtung eingestellt, dass wenige Neurone ausreichen, um die Bewegungsrichtung eines Objektes zu signalisieren.(kap 8) - Im Unterschied dazu werden für die Codierung komplexer Reize, wie Gesicht oder Alltagsgegenstände, mehr Neurone benötigt. - weiteres Erfordernis: Wir sind in der Lage, Gegenstände in verschiedenen Entfernungen, an verschiedenen Orten des visuellen Feldes oder aus verschiedenen Blickrichtungen zu erkennen. 23

24 - Im IT-Areal: drei verschied. Arten von Neuronen, die an Lösung d. Problems beteiligt sind u neben den größenspezifischen, ortsspezifischen und sichtenspezifischen Neuronen bestehen: Größen-invariante Neurone: Neurone feuern unabhängig von der Größe der retinalen Abbildung eines Gegenstandes; Antworten auf einen Gegenstand, auch wenn er in verschied. Entfernungen dargeboten wird. Orts-invariante Neurone: unabhängig von der Position. Feuern auch dann, wenn der Gegenstand an unterschiedlichen Positionen auf der Retina dargeboten wird. Sichten-invariante Neurone: unabhängig vom Blickwinkel; Antworten auch dann, wenn der Gegenstand aus jeweils anderen Blickwinkeln gesehen wird. - Unsere Fähigkeit, Gegenstände zu erkennen, basiert auf der Kooperation einer großen Zahl verschiedener Neurone. Gilt auch für Gesichter. Es erfordert wahrscheinlich nicht viele Neuronen, um erkennen zu können, dass es sich um ein Gesicht handelt. Wenn aber das Gesicht als individuelles erkannt werden soll, ist eine größere Zahl von Neuronen erforderlich. WIE ERHALTEN NEURONE IHRE SPEZIALISIERUNG? - Neuronale Selektivität durch Anpassungsprozesse im Verlauf der Evolution geformt, weil Wahrnehmungsfähigkeit auf die in der Umgebung vorhandenen u für das Verhalten wichtigen Reizmuster abgestimmt wurde. - Natürliche Selektion führte zu einer Auswahl jener Tiere, die aufgrund ihrer Wahrnehmungsfähigkeit bessere Überlebenschancen hatten. - Neuronale Selektivität kann auch individuell gelernt werden - Wahrnehmungslernen: Zellen im IT-Cortex sind in der Lage auf Grund der Erfahrung zu lernen (tuning); Sensitivierung - Experimente zeigen, dass die neuronale Aktivität im menschl. fusiformen Gesichterareal verstärkt wird, wenn das Wiedererkennen einer speziellen Objektklasse trainiert worden war. (Greeble Versuche. Nach anfänglichen Schwierigkeiten, ist es leichter nach dem Training die (Computer-) Gesichter wieder zu erkennen. So auch Experten für Autos, Vögel etc.) - Neuronale Plastizität: Durch sie werden die Neurone auf Informationsaspekte der Umwelt abgestimmt, die häufig vorkommen und für das Verhalten wichtig sind. Kapitel 5 Farbwahrnehmung - Farbe ist auffällige und allgegenwärtige Qualität in der Wahrnehmung unserer Umwelt - Bedeutung der Farbe geht über sichere Lenkung durch Verkehr und Vermittlung ästhetischer und emotionaler Erfahrungen sowie Signalwirkungen hinaus 24

25 - Farben haben wichtige Funktion für Wahrnehmung richtiger Formen, Erkennung von Gegenständen und Bewältigung überlebenswichtiger Aufgaben - Farbwahrnehmung komplex, aber selbstverständlich - Meisten Fälle von Farbenblindheit oder Farbenfehlsichtigkeit von Geburt an aufgrund genetischer Abweichungen fehlen eine oder mehrer Arten der Zapfen-Rezeptoren DREI FRAGEN ZUR FARBWAHRNEHMUNG 1. Welche Funktion hat die Farbwahrnehmung? - Unterscheiden und Gliedern o Farbwahrnehmung unterstützt Fähigkeit, einen Gegenstand gegen einen anderen abzugrenzen und insbesondere kleine Objekte vor einem vielfarbigen Hintergrund zu erkennen Beispiel: einzelne Menschen in einer Menschenmenge erkennen etc. o Diese Fähigkeit ist für Überleben vieler Tierarten entscheidend o Farben liefern auch Hinweis, dass Teile eines Gegenstandes, die durch vor ihm liegende Objekte verdeckt sind, in Wirklichkeit zusammengehören o Farben bewahren uns vor Verwirrungen durch Schatten, Spiegelungen oder ungleichmäßige Beleuchtung Veränderte Beleuchtung kann Helligkeitskonturen erzeugen, die man mit Konturen eines Gegenstandes verwechseln kann normal farbensichtige lassen sich aber selten täuschen Grund: eine durch Schatten veränderte Veränderung der Oberflächenhelligkeit beeinflusst Wahrnehmung der Farbe kaum oder gar nicht >> durch Farben können wir Objekte besser unterscheiden und wahrgenommene Szene besser gliedern - Signalgebung o Bestimmte Farben haben bestimmte Bedeutungen manche erlernt, manche angeboren o Farbe dient Reihe von Funktionen, die bei Tieren überlebenswichtig sind Beispiele: rote Ampel: anhalten; reife oder verdorbene Frucht; Indikator für Gesundheitszustand; Zeichen für Gefühle wie Furcht (Blässe) oder Scham ( Schamröte ) - Im Folgenden: Darstellung der Mechanismen, die Wahrnehmung von Farben ermöglichen 25

26 Welche physikalischen Eigenschaften des Lichts sind mit den Farben verbunden? - Newton (1704) Licht durchdrang Prisma: Aufspalten des Lichtes in Spektralfarben nach erneuter Bündelung der Spektralfarben mit Linse erhielt er anfänglichen Sonnenstrahl o Schlussfolgerung: Sonnenlicht ist aus allen Spektralfarben zusammengesetzt - Spektralfarben lassen sich in ihrer Wellenlänge unterscheiden: o nm violett o nm blau o nm grün o nm gelb o nm orange o nm rot >> Wellenlänge des Lichts ist physikalische Eigenschaft, die mit Farbwahrnehmung zusammenhängt kennt man Wellenlänge des Lichtes, weiß man in etwa, welche Farbe es hat - Im Alltag: Lichtquellen in der Umgebung senden viele verschiedene Wellenlängen aus und die beleuchteten Gegenstände reflektieren verschiedene Wellenlängen in unsere Augen - Drei Farbarten (Richter, 1981): 1) Körperfarben 2) Durchsichtfarben 3) selbstleuchtende Farben 1) KÖRPERFARBEN - Reflexionseingenschaften von Körpern bestimmen die Farbe, die wir wahrnehmen o Welches Lichtmuster von den Augen aufgenommen wird, hängt von der Spektralverteilung der Beleuchtungsquelle und der Reflektanz der Gegenstände ab - Reflektanz o jener Anteil des einfallenden Lichtes, den ein Gegenstand reflektiert o Der andere Anteil wird absorbiert oder durchgelassen - spektrale Reflektanzkurve o stellt Grad der Reflektanz in Abhängigkeit von der Wellenlänge dar o bei ihrer Messung wird als Bezug Weißstandard verwendet o zeigt, dass Reflektanz für den mittleren Bereich der Wellenlängen des Lichts größer ist o bei achromatischen Farben ist Reflektanzgrad über gesamte Spektrum etwa gleich; bei chromatischen Farben dominieren jeweils bestimmte Wellenlängen = selektive spektrale Reflektanz 26