Allgemeine Psychologie I. Vorlesung 4. Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg

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1 Allgemeine Psychologie I Vorlesung 4 Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg 1

2 Allgemeine Psychologie I Woche Datum Thema 1 FQ Einführung, Verteilung der Termine Einführung und Grundlagen Psychophysik Visuelle Wahrnehmung I Visuelle Wahrnehmung II 5 Auditive Wahrnehmung Fällt aus - - (Allerheiligen) Schmerz, Geruch, Geschmack Aufmerksamkeit Aufmerksamkeit und exekutive Kontrolle Kurzzeitgedächtnis Langzeitgedächtnis Gedächtnis und Schlaf Wiederholung und Fragen 2

3 Physiologie des Auges 3

4 Wellenlänge und Amplitude Die Wellenlänge bestimmt den Farbton (z.b. blau, grün, etc.). Die Intensität des Lichts (Energiemenge / Amplitude von Lichtwellen) bestimmt die Leuchtkraft der Farben. 4 Wellenlänge in Nanometer

5 Retina (ca. 6 mio) amakrine Zelle (ca. 120 mio) 5

6 Vom Auge zum Kortex Sehnerv (Axone der Ganglienzellen) Retina Sehnerven-kreuzung (Chiasma opticum) Colliculus superior (optische Reflexe, Sakkaden) Sehzentrum des Thalamus (Corpus geniculatum laterale, CGL) Tractus opticus Radiatio optica (Nach Frisby, 1979) Sehrinde (= striärer Cortex oder primärer visueller Cortex, V1) 6

7 Rezeptive Felder (RF) Rezeptives Feld Bereich der Netzhaut (Photorezeptorfläche), von dem aus die Aktivität einer Zelle beeinflusst wird Abhängig von der Verschaltung der retinalen Zellen Rezeptive Felder der Ganglienzellen bestehen aus einem Zentrum und einem Umfeld. Im primären visuellen Cortex (V1) findet man Neurone (Nervenzellen) mit Orientierungsspezifität Antwort der Zellen auf Lichtbalken einer bestimmten Orientierung Zellen in Retina CGL und V Simple Cell in V1 Nach Hubel & Wiesel,

8 Zellen mit Orientierungsspezifität Zellantwort Reiz 8

9 Spezifität von Nervenzellen 9

10 Kortikale Areale 10 Aus

11 Parallelverarbeitung von Bewegung, Farbe, Form, Position und Tiefe Parallelverarbeitung natürliche Methode der Informationsverarbeitung im Gehirn Unterdimensionen des Sehens werden von verschiedenen neuronalen Netzwerken verarbeitet Bewegung, Farbe, Form, Position und Tiefe Verarbeitung getrennt und gleichzeitig Andere neuronale Netzwerke führen die Informationen zusammen Weitere Verarbeitung (z.b. Vergleich mit gespeicherten Informationen etc.) 11

12 Parallelverarbeitung von Farbe, Bewegung, Form und Tiefe Colliculus Superior (CS) ITC (Aus Eysel, 2006) 12

13 Additive Farbmischung Unterscheidung von Licht verschiedener Wellenlängen primär durch die 3 Zapfentypen mit max. Empfindlichkeit für verschiedene Wellenlängen S-Zapfen: kurzwelliges Licht (ca. 420 nm, rot), M-Zapfen: mittelwelliges Licht (ca. 530 nm, grün L-Zapfen: langwelligen Licht (ca. 560 nm, blau) Peripheren Mechanismen des Farbensehens entspricht der trichromatischen Theorie von Young, Helmholtz und Maxwell aus dem 19. Jahrhundert. Dreifarbentheorie: jede beliebige Farbe lässt durch die additive Mischung von 3 monochromatischen Lichtern erzeugen lässt additive Farbmischung. Mischt man die Lichtstrahlen aller drei Primärfarben (rot, grün, blau) so erhält man weisses Licht. 13

14 Subtraktive Farbmischung Farbige Gegenstände absorbieren Licht Subtraktive Farbmischung Mischen von Farbstoffen z.b. Farben aus dem Malkasten Je mehr Farbstoffe zusammengemischt werden, je weniger Licht kann zurückreflektiert werden. Mischen von rot, blau und gelb führt zu braun oder schwarz. 14

15 Störungen des Farbensehens Rot-Grün Schwäche Fehlfunktion der Zapfen Häufigste Störung des Farbsehens 8% aller Männer 0.4% aller Frauen Weitere Farbsehstörungen Stäbchenmonochromaten alle 3 Zapfentypen beeinträchtigt Sehen auch bei Tageslicht nur mit dem Stäbchensystem Selten 15

16 Gegenfarbentheorie Gegenfarbtheorie (Hering) Visuelle Information wird in Bezug auf die Gegenfarben analysiert Rot / Grün, Blau / Gelb sowie Schwarz /Weiss Neurone durch Gegenfarben ein- bzw. ausgeschaltet In Retina und im Corpus Geniculatum Laterale (CGL) des Thalamus Doppelgegenfarbenneurone (in V1) reagieren auf Farbkontrast zw. Feldzentrum und Feldperipherie ihrer rezeptiven Felder Demonstration der Gegenfarbentheorie Fokussieren Sie eine Minute auf den Punkt auf der Flagge und schauen Sie danach auf den schwarzen Punkt in dem weissen Feld daneben. 16

17 Farbkonstanz Farbkonstanz Fähigkeit, bekannte Gegenstände auch unter stark wechselnden Lichtverhältnissen mit gleichbleibender Farbe wahrzunehmen. Beispiel Trotz anderer Wellenlängen des Lichts a Tageslicht, b Glühlampenlicht und c Leuchtstoffröhrenlicht (Aus Eyssel, 2006) 17

18 Farbwahrnehmung und Kontext Farbkonstanz Beispiel für Kontextabhängigkeit der Wahrnehmung Farbwahrnehmung nicht nur vom betrachteten Gegenstand abhängig, sondern auch von seiner Umgebung. Wenn sich der Kontext nicht ändert, bleibt die Farbkonstanz erhalten. Verändert sich jedoch der Kontext, wird die gleiche Farbe unterschiedlich wahrgenommen, weil das Gehirn die Farbe eines Gegenstandes in Relation zu seinem Kontext berechnet relevant für Künstler, Innenarchitekten und Modedesigner 18

19 Dorsaler und ventraler Strom (Aus Goldstein, 2008) 19

20 Doppelte Dissoziation Läsionsexperimente von Pohl (1973) und Ungerleider & Mishkin (1982) mit Menschenaffen zeigten eine doppelte Dissoziation: Entfernung des Temporallappens führt zu Versagen bei einer Objektunterscheidungsaufgabe, wo der dreieckige Klotz ausgewählt werden soll. Entfernung des Parietallappens führt zu Versagen bei einer Ortsunterscheidungsaufgabe, wo die näher zu einem Zylinder liegende Verdeckung aufgehoben werden soll. 20 Objektunterscheidungsaufgabe Ortsunterscheidungsaufgabe (Nach Goldstein, 2008)

21 Befunde beim Menschen (Aus Gazzaniga, et al. 1998) 21

22 Repräsentation von Objekten Hypothesen zur Repräsentation von Objekten Hypothese 1: Zwei Modul-Hypothese Gesichter werden in einem spezifischen Modul verarbeitet (fusiform face area, FFA), Objekte in einem separaten generellen Modul. Hypothese 2: Kategorie-spezifische Module Für jede Objektkategorie gibt es ein separates Modul. Extremform: Grossmutterzelle Hypothese 3: Merkmalskarten Objekte werden durch die Kombination von einfachen und komplexen visuellen Merkmalen repräsentiert. Hypothese 4: Prozesskarten In Abhängigkeit von der Erkennungsaufgabe werden verschiedene Aspekte visueller Information relevant. 22

23 Module (Nach Ishai et al., 1999) 23

24 Dream Catcher 24

25 Objekterkennung (Nach Knoblich et al., 2002; Riesenhuber & Poggio, 1999) 25

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27 Take-Home Messages Wahrnehmungen entstehen aus der Wechselwirkung zwischen vielen Neuronensystemen, die jeweils eine einfache Aufgabe ausführen. Die Verarbeitung beginnt in den mehrfachen neuronalen Schichten der Retina, anschließend übermitteln die 6 Mio. Zapfen und die 120 Mio. Stäbchen der Retina ihre Informationen über die bipolaren Zellen an die Ganglienzellen. Die Impulse wandern entlang der Axonen der Ganglienzellen, die den Sehnerv bilden, zum Thalamus und weiter zum visuellen Kortex. In der Sehrinde (primärer visueller Kortex, V1) reagieren Merkmalsdetektoren auf die besonderen Merkmale eines visuellen Reizes. Die übergeordneten Zellen eines höheren Niveaus führen diese gesammelten Daten zusammen, um sie dann in anderen Arealen des Kortex zu verarbeiten. Im dorsalen Strom wird räumliche Information verarbeitet, was für die Steuerung der Visuomotorik wichtig ist (Wo/Wie Strom). Im ventralen Strom wird v.a. Form und Farbe verarbeitet für die Wahrnehmung und Erkennung von Objekten (Was Strom). Wenn die sensorischen Signale die unterschiedlichen Verarbeitungsniveaus durchlaufen (bottom-up), werden sie von unseren Annahmen, Interessen und Erwartungen beeinflusst (topdown). 27

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 28