Grundlagen der Allgemeinen Psychologie: Wahrnehmungspsychologie. Herbstsemester (aktualisiert) Prof. Dr. Adrian Schwaninger.

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1 Grundlagen der Allgemeinen Psychologie: Wahrnehmungspsychologie Herbstsemester (aktualisiert) Prof. Dr. Adrian Schwaninger Überblick Einleitung, philosophische Überlegungen, Psychophysik Wahrnehmung: Sinnesorgane Prozesse und Grundprinzipien Sehen Hören, Propriozeption Tastsinn, Geschmackssinn, Geruchssinn Wahrnehmung: Organisation und Interpretation Wahrnehmungsorganisation Wahrnehmungsinterpretation Aufmerksamkeit Auditive Aufmerksamkeit Visuelle Aufmerksamkeit Zentrale Aufmerksamkeit Prof. Dr. Adrian Schwaninger 2 1

2 Übersicht Aufmerksamkeit Einführung Auditive Aufmerksamkeit Visuelle Aufmerksamkeit Zentrale Aufmerksamkeit Prof. Dr. Adrian Schwaninger 3 Cocktail Party Effekt (Cherry 1953) An einer geräuschintensiven Cocktail Party ist es dennoch möglich, sich auf eine einzige Konversation, unter Umständen sogar die der Nachbarn, zu konzentrieren. Aus Gazzaniga et al. (2002) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 4 2

3 Phänomenebene (Bsp. William James) Vor über 100 Jahren schrieb William James, dass jeder weiss, was Aufmerksamkeit ist. Er erklärte Aufmerksamkeit folgendermassen: Es ist die Inbesitznahme eines von anscheinend mehreren simultan möglichen Gegenständen oder Gedankensträngen durch den Geist in klarer und lebendiger Form. Die Fokusbildung, die Konzentration des Bewusstseins sind ihr Wesen. Sie setzt Rückzug von einigen Dingen voraus, um effektiv mit anderen umgehen zu können. (James, 1890, zitiert nach Solso, 2005, S.79). William James ( ) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 5 Funktionale Ebene Bottom-Up Selektion Top-Down Selektion Bedürfnisse u.a. Löwe gefährlich Input Repräsentation Erkennung Identifikation Höhere Verarbeitung Organismus Stimuli Reaktionen Umwelt Prof. Dr. Adrian Schwaninger 6 3

4 Funktionale Ebene Das Überleben eines Organismus in der Evolution ist abhängig von: Adäquater Repräsentation der Umwelt Visuelles und assoziatives Gedächtnis (für Erkennung und Identifikation) Effiziente motorische Programme (Verhalten) Angemessene Auswahl der Information (Aufmerksamkeit) Auswahl (Selektion) von Information: Bottom Up Selektion (präattentiv) Steuerung der Aufmerksamkeit aufgrund salienter (auffälliger) Stimulusmerkmale. Top Down Selektion (attentiv) Steuerung der Aufmerksamkeit durch Bedürfnisse, Motivation, Willen, Bewusstsein. Aufmerksamkeit als Selektion der zu verarbeitenden Information ist wichtig für die Verhaltenssteuerung. Dies ist evolutionstheoretisch begründet dadurch, dass Reaktionen nur auf ein Objekt zu einem bestimmten Zeitpunkt erfolgen sollen (Bsp. zu Nahrung hingehen vs. vor einer Gefahr fliehen). Prof. Dr. Adrian Schwaninger 7 Implementationsebene Beispiel: Computersimulation von van Essen et al. (1994) Memory Representation Dynamic Routing Striate Cortex (V1) (Nach van Essen et al. 1994) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 8 4

5 Implementationsebene Beispiel: Interaktion zwischen Gehirnstrukturen bei Aufmerksamkeitsprozessen nach van Essen et al. (1994) (Nach van Essen et al. 1994) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 9 Übersicht Aufmerksamkeit Einführung Auditive Aufmerksamkeit Visuelle Aufmerksamkeit Zentrale Aufmerksamkeit Prof. Dr. Adrian Schwaninger 10 5

6 Auditive Aufmerksamkeit Ein Teil der frühen Forschungen zu Aufmerksamkeit konzentrierte sich auf auditive Aufmerksamkeit. Viele dieser Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf Aufgaben zum dichotischen Hören. Dabei hören Probanden auf zwei Kopfhörern gleichzeitig zwei verschiedene Mitteilungen jeweils eine davon auf jedem Ohr. Die Probanden werden instruiert, jeweils eine der beiden Mitteilungen zu ignorieren (Beschattungsaufgabe, shadowing task). Untersucht wird dann, ob die Probanden auf nur eine Mitteilung achten können und was dann von der anderen Mitteilung verarbeitet wird. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 11 Dichotisches Hören und shadowing task (Nach Gazzaniga et al. 2002) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 12 6

7 Übliche Befunde (z.b. Cherry, 1953; Moray, 1959): Es gelingt den meisten Probanden, nur auf eine Mitteilung zu achten und die andere auszublenden. Informationen der unterdrückten Mitteilung werden kaum verarbeitet. Probanden können lediglich sagen, ob es sich um eine Stimme oder Geräusch handelte und das Geschlecht der Stimme angeben. Ausnahme: Subjektiv hochrelevante Information zieht die Aufmerksamkeit stark auf sich und wird verarbeitet (z.b. eigener Name und Aussagen zur eigenen Person). Es stellt sich die Frage ob Aufmerksamkeit früh (aufgrund physikalischer Merkmale) und/oder spät (aufgrund semantischer Merkmale) erfolgt. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 13 Filtertheorie (Broadbent, 1958) (Aus Solso, 2005) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 14 7

8 Filtertheorie (Broadbent, 1958) Broadbent (1958) schlägt eine Theorie der frühen Auswahl vor. Sensorische Information wird über Sinnesorgane (Augen, Ohren, etc.) in parallel arbeitenden sensorischen Kanälen verarbeitet und gelangen in den Kurzzeitspeicher. Im Kurzzeitspeicher wird sensorische Information im Sinne von einfachen physikalischen Merkmalen zwischengespeichert. Ein selektiver Filter agiert als Flaschenhals (bottleneck) wo aufgrund von physikalischen Merkmalen entschieden wird, welche Information von welchem Kanal (z.b. linkes vs. rechtes Ohr, Stimmlage oder bestimmte Lautstärke oder Tonhöhe) weiterverarbeitet wird. Dies geschieht, weil das P System ein Kanal mit begrenzter Kapazität ist, welcher für bewusste Wahrnehmung, Erkennung, Kategorisierung und Auswahl von Verhalten zuständig ist. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 15 Späte Auswahl aufgrund semantischer Merkmale Nach Broabent geschieht die Auswahl früh aufgrund von physikalischen Merkmalen. Es gibt aber auch Belege dafür, dass die Auswahl spät, aufgrund von semantischen Merkmalen erfolgen kann. Bsp. 1: Beim Cocktailparty Effekt und Experimenten zu dichotischem Hören wechselt die Aufmerksamkeit wenn man den eigenen Namen hört. Bsp. 2: Experimente von Gray und Wedderburn (1960) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 16 8

9 Experimente von Gray und Wedderburn (1960) Die Probanden hörten z.b. auf dem linken Ohr: Hunde sechs Flöhe und auf dem rechten Ohr: acht kratzen nach zwei. Unter der Instruktion, die bedeutungshaltige Nachricht nachzusprechen, sagten die Probanden in der Regel Hunde kratzen Flöhe. Dies belegt, dass die Auswahl auch spät aufgrund von semantischen Merkmalen erfolgen kann. (Aus Anderson, 2007) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 17 Es gibt frühe und späte Auswahl Im Experiment von Treisman (1960) wurde eine sinnvolle Mitteilung auf einem Ohr dargeboten, ging dann aber ab einer bestimmten Stelle in eine zufällige Wortfolge über. Gleichzeitig wurde auf dem zu ignorierenden Ohr dann eine sinnvolle Mitteilung dargeboten. Einige Probanden wechselten entgegen der Instruktion auf das andere Ohr. Andere Probanden taten dies nicht und ignorierten weiterhin das gleiche Ohr. Die Auswahl der zu beachtenden Mitteilung kann also aufgrund von physikalischen Merkmalen (Ohr) und aufgrund von semantischen Merkmalen (sinnvolle Mitteilung) getroffen werden. (Aus Anderson, 2007) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 18 9

10 Theorie der späten Auswahl (Deutsch & Deutsch, 1963) Information wird völlig ungedämpft verarbeitet. Der Filter (Flaschenhals) ist bei der Reaktionsauswahl (Antwortfilter) und nicht bei der Wahrnehmung. Für die Reaktionsauswahl können physikalische oder semantische Merkmale verwendet werden. (Aus Anderson, 2007) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 19 Dämpfungstheorie (Treisman, 1964) Mitteilungen können aufgrund physikalischer Merkmale zwar abgeschwächt werden, sie werden jedoch nicht völlig herausgefiltert. Der Filter (Flaschenhals) ist bei der Wahrnehmung (Wahrnehmungsfilter). Wenn Mitteilungen abgeschwächt werden, so ist es zwar schwieriger semantische Kriterien anzuwenden aber nicht unmöglich. (Aus Anderson, 2007) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 20 10

11 Belege für die Dämpfungstheorie Es gibt experimentelle Befunde, welchen für die Dämpfungstheorie und gegen die Theorie der späten Auswahl sprechen (Treisman & Geffen, 1967) Für die Dämpfungstheorie sprechen auch neurophysiologische Befunde: Aufmerksamkeit kann auditive Mitteilungen im primären auditorischen Kortex verstärken oder abschwächen. (Aus Anderson, 2007) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 21 Zusammenfassung (Aus Gazzaniga et al., 2002) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 22 11

12 Übersicht Aufmerksamkeit Einführung Auditive Aufmerksamkeit Visuelle Aufmerksamkeit Zentrale Aufmerksamkeit Prof. Dr. Adrian Schwaninger 23 Bottom up und Top down Selektion Bottom-Up Selektion Top-Down Selektion Bedürfnisse u.a. Löwe gefährlich Input Repräsentation Erkennung Identifikation Höhere Verarbeitung Organismus Stimuli Reaktionen Umwelt Prof. Dr. Adrian Schwaninger 24 12

13 Veränderungsblindheit (Change Blindness) Selective looking (Neisser, 1979; Simons & Levin, 1997; Simons & Chabris, 1999). Mudsplashes (Rensink, O Regan, & Clark, 1997; O Regan, Rensink, & Clark, 1999). Flicker (Rensink, O Regan, & Clark, 1995, 1997, 1999). Eye blinks (O'Regan, Deubel, Clark, & Rensink, 2000). Inattention paradigm (Mack & Rock, 1998). Saccades (McConkie, 1991; Grimes, 1996; McConkie & Currie, 1996). Prof. Dr. Adrian Schwaninger 25 Saccades (Sakkaden) In der unten stehenden Abbildung erkennt man den Unterschied nicht auf Anhieb. Dies illustriert, dass unsere Aufmerksamkeit nicht ein ganzes Bild detailliert aufnehmen und mit einem anderen vergleichen kann. (Aus Prof. Dr. Adrian Schwaninger 26 13

14 Experimente von Helmholtz Helmholtz ( ) führte ein erstes wichtiges Experiment zur visuellen Aufmerksamkeit durch. Im Dunkeln betrachtete einen Lichtpunkt in der Mitte einer Buchstabentafel. Dann wurde der Raum kurz beleuchtet. Er fixierte weiterhin den Punkt in der Mitte, hatte seine Aufmerksamkeit jedoch je nach Versuchsdurchgang an anderen Orten auf der Tafel positioniert. Er beobachtete, dass er dort wohin er seine Aufmerksamkeit gelenkt hatte, er mehr Buchstaben erkennen konnte. => Erster Beleg für ein Aufmerksamkeitsfenster im Sinne eines Spotlights (attentional spotlight) (Aus Gazzaniga et al., 2002) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 27 Automatische Aufmerksamkeitsverschiebung und exogenes (peripheres) Cueing Aufmerksamkeitsverschiebung durch externe Reize (gelb in Abbildung) am gleichen Ort wie der Zielreiz (Kreuz in gelbem Quadrat in der Abbildung). (Nach Zigmond et al., 1999) Im Alltag: Aufmerksamkeit wird automatisch auf auffällige (saliente) Reize gelenkt. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 28 14

15 Willentliche Aufmerksamkeitsverschiebung und endogenes (zentrales) Cueing Willentliche Verschiebung der Aufmerksamkeit durch Hinweisreize oder Auftretenshäufigkeiten. Erwartete Bedingung: Bei der folgenden Abbildung ist der Pfeil der Hinweisreiz, welcher in den meisten Fällen korrekt darauf hinweist, auf welcher Seite der Zielreiz erscheint. Unerwartete Bedingung: In wenigen Fällen erscheint der Zielreiz auf der unerwarteten Seite. Neutrale Bedingung: In dieser Bedingung wurde kein Hinweisreiz gegeben (kein Pfeil). Prof. Dr. Adrian Schwaninger 29 Willentliche Aufmerksamkeitsverschiebung und endogenes (zentrales) Cueing (Nach Zigmond et al., 1999) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 30 15

16 Ergebnisse (Posner, et al., 1978) Erscheint der Zielreiz an der erwarteten Position, so wird er schneller erkannt als an der unerwarteten Position. Wird kein Hinweisreiz gegeben, liegt die Reaktionszeit etwa zwischen derjenigen der anderen beiden Bedingungen. Diese Ergebnisse sprechen für ein Aufmerksamkeitsfenster im Sinne eines Spotlights. Prof. Dr. Adrian Schwaninger (Aus Anderson, 2007) 31 Aufmerksamkeit, Augenbewegungen und Handlungen In der Regel ist die Aufmerksamkeit dort, wo man hinschaut. Allerdings kann die Aufmerksamkeit auch an einen anderen Ort gelenkt werden als der Fixationspunkt der Augen (siehe Experimente von Helmholz und willentliche Aufmerksamkeitsverschiebung und endogenes Cueing). Eine Aufmerksamkeitsverschiebung geht häufig einer Augenbewegung voraus um vor der Augenbewegung zu entscheiden, ob der neue Fixationspunkt interessant ist. Augenbewegungen werden i.d.r. von einer Aufgabe geleitet (z.b. zubereiten eines Erdnussbutter Sandwich) und gehen einer Handlung um einen Sekundenbruchteil voraus. So fixieren Versuchspersonen z.b. zuerst ein Erdnussbutterglas und greifen anschliessend danach um es aufzunehmen. (Nach Goldstein, 2008) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 32 16

17 Visueller Flaschenhals (Bottleneck) Neisser und Becklen (1975) führten eine visuelle Beschattungsaufgabe durch, welche der früher besprochenen auditiven Beschattungsaufgabe analog ist. Die Probanden sahen zwei übereinander geblendete Filme. Die Probanden sollten ihre Aufmerksamkeit auf einen der beiden Filme richten und darauf achten, ob ungewöhnliche Ereignisse auftreten (z.b. sich die Hand schütteln bei einem Handschlagspiel). Dies gelang gut, für diejenige Episode, welche aufmerksam betrachtet worden war. Sollten die Probanden jedoch beide Episoden gleichzeitig nach ungewöhnlichen Ereignissen überwachen, so hatten sie grosse Schwierigkeiten und viele der ungewöhnlichen Ereignisse wurden verpasst. (Aus Anderson, 2007) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 33 Neuronale Grundlagen visueller Aufmerksamkeit Wird die Aufmerksamkeit auf eine bestimmte Raumregion gelenkt, dann tritt eine neuronale Reaktion im visuellen Kortex innerhalb von msec nach Erscheinen des Stimulus auf. Wird die Aufmerksamkeit auf ein Merkmal höherer Ordnung (z.b. auf Stühle und nicht auf Tische achten) statt auf eine bestimmte Raumregion gelenkt, dann zeigt sich eine Reaktion im Kortex erst nach 200 msec. Wie bei der auditiven Verarbeitung findet sich auch eine Verstärkung des kortikalen Signals passend zum Fokus der Aufmerksamkeit (auf der gegenüberliegenden Seite): Stimulus Fixation Fixation Stimulus (Nach Mangun et al., 1993) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 34 17