Allgemeine Psychologie I. Vorlesung 6. Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg

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1 Allgemeine Psychologie I Vorlesung 6 Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg 1 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

2 Allgemeine Psychologie I Woche Datum Thema 1 FQ Einführung, Verteilung der Termine Einführung und Grundlagen Wahrnehmung/ Visuelle Wahrnehmung I Psychophysik (Dr. Thomas Schreiner) Visuelle Wahrnehmung II Visuelle Wahrnehmung III Auditive Wahrnehmung Schmerz, Geruch, Geschmack Aufmerksamkeit Exekutive Kontrolle Arbeitsgedächtnis Langzeitgedächtnis I Langzeitgedächtnis II 2 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

3 Beispielfrage 3 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

4 Retinotrope Anordnung 4 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

5 Die Organisation von V1 } Organisation des primären visuellen Kortex (V1) } Orientierungssäulen } 6 verschiedene Schichten, davon eine Eingangs- und eine Ausgangsschicht } Zellen, die übereinander liegen haben ähnliche rezeptive Felder Gleiche Position im visuellen Feld und Orientierung } Nebeneinander liegende Orientierungssäulen zeigen nur leichte Veränderungen der Orientierungsspezifität Windmühlenartige Anordnung, jede Orientierung nur einmal } Augendominanzsäulen } Eiswürfelmodell } Primären visuellen Kortex besteht aus Hypersäulen (ca 1 mm2) } 2 Augendominanzsäulen + vollständiger Satz von Orientierungen } Hypersäulen als Verarbeitungsmodul für einen Auschnitt des visuellen Feldes 5 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

6 Die Organisation von V1 } Das Eiswürfelmodell 6 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

7 Auditive Wahrnehmung 7 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

8 Auditive Wahrnehmung } Hören verschafft Informationen, die wir über das Sehen nicht erhalten können } Warnrufe, Hilferufe, Gefahrengeräusche, Weckgeräusche, etc. } Hören hat einewarn- und Signalfunktion } Hören ist entscheidend für die soziale Kommunikation } Sprache } Verlust des Hörens kann soziale Isolation bedeuten } Hören kann emotionale Erlebnisse verursachen } Musik } Bsp.: Filmmusik } Hören hilft bei Orientierung im Raum und Objekterkennung 8

9 Hören } Schallwellen sind ringförmige Bänder sich komprimierender und sich ausdehnender Luft. } Ohren nehmen Luftdruckveränderungen war } Umwandlung in neuronale Impulse, die das Gehirn als Töne dekodiert } Frequenz von Schallwellen: Tonhöhe } Amplitude von Schallwellen: Lautstärke 9

10 Grundbegriffe } Akustik: Physikalische Beschreibung der Schallwelle } Auditorisch / Auditiv } anatomische, biochemische und physiologische Vorgänge beim Hören } Hörbare Schallwellen } Druckschwankungen der Luft, Frequenz in Hertz (Hz) } Ton: Sinusschwingung aus einer einzigen Frequenz } Im täglichen Leben Ausnahme (Kammerton A 440 Hz) } Klänge: Grundton mit mehreren Obertönen } Obertöne sind ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des Grundtones } Geräusch } umfasst praktisch alle Frequenzen des Hörbereiches } Z.B. Sprache 10

11 Schallwellen } Kombination von drei Sinusschwingungen } Frequenzanalyse } Fast Fourier Transformation (FFT)

12 Schallwellen } Ausbreitungsgeschwindigkeit in Luft } 330 m/s } Vergleich Licht } km/s } Bewegte Schallquelle } Dopplereffekt } Beispiel: Feuerwehrauto olle/f LAT LAND/P030.html 12

13 Schalldruck und Schalldruckpegel } Schalldruck } Stärke einer Schallwelle (Amplitude) } Der Schalldruck wird wie jeder Druck in Pascal (Pa) angegeben: Druck = Kraft / Fläche P = F/A 1 Pa = 1 N/m2 } Schalldruckpegel } Schalldruckpegel in db = 20 log 10 (p/p 0 ) } Schalldruck p zu Bezugsschalldruck p 0 } p 0 = Schalldruck von Pa } In der Nähe der Hörschwelle 13

14 Schalldruck und Schalldruckpegel } Steigt der Schalldruckpegel um 20 db, so hat sich der Schalldruck tatsächlich verzehnfacht. } Bei 80 db sind bereits 4 Verzehnfachungsschritte (80/20=4) erreicht. Der Schalldruck ist daher um 10 4, also um das zehntausendfache gesteigert. } 100 db entspricht gemäss EU Norm der Maximallautstärke von MP3 Playern. } Längerfristige Schalleinwirkung von über 85 db kann zu Hörschäden führen. } Bei 100 db kann bereits nach 80 Minuten ein Hörschaden auftreten. (Nach Schmidt & Schaible, 2006) Zunahme des Schalldruckes Schalldruckpegel (SPL) db 1 Bezugsschalldruck 0 1,41 mittlere Hörschwelle bei 1000 Hz 3 10 ländliche Ruhe leises Gespräch normales Gespräch lauter Straßenlärm lauter Industrielärm Schuss, Donner Düsentriebwerk

15 Lautheit } Lautheit als psychologische Grösse } Nur subjektive messbar, keine physikalische Grösse } Lautheit folgt Potenzgesetz von Stevens } Steven Konstante von 0.5 } Lautheit steigt mit zunehmendem Schalldruck immer langsamer an } Verzehnfachung des Schalldrucks entspricht nicht einer Verzehnfachung der Lautheit } Erhöhung um 10 db => ca. Verdopplung der Lautheit } Lautheit ist zusätzlich von der Frequenz abhängig } Lautstärkepegel (phon) } Entspricht Schalldruckpegel bei einem Ton von 1000 Hz 15 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

16 Lautstärkepegel } Isophone } Kurven gleicher Lautstärkepegel } Hörfläche } gelb } Hauptsprachenbereich } orange } Phon und Dezibel stimmen bei 1 khz überein 16

17 Hörrinde (auditorischer Kortex) im Temporallappen 17

18 Auditorischer Kortex 18

19 Vom Ohr zum Gehirn } Das periphere Hörsystem (äusseres Ohr) } Besteht aus Ohrmuschel und Ohrkanal } Individuelle Form reflektiert Schall, verstärkt einzelne Frequenzen } Ohrkanal wirkt wie ein Resonanzkörper, verstärkt mittel-hohe Frequenzen (2-5 khz) } Das Mittelohr } Kammer zwischen dem Trommelfell und Kochlea } 3 Knöchelchen: Hammer, Amboss und Steigbügel } Mechanische Verstärkung der Schwingungen des Trommelfells für Übertragung in die Flüssigkeit-gefüllte Kochlea } Das Innenohr } Kochlea, Bogengänge und Sacculi des Vestibularapparats (Gleichgewichtsapparat) } Basiliarmembran wird in wellenartige Bewegung versetzt } Verursacht Druckveränderungen in der Kochleaflüssigkeit } Bewegung der winzigen Haarzellen löst Nervenimpulse aus } Weiterleitung über den Thalamus an den auditorischen Kortex im Gehirn 19

20 Haarzellen der Kochlea } Kochlea } Enthält ca Haarzellen } Haarzellen } Befinden sich auf der Basiliarmembran } Reagieren auf Tonhöhe (Frequenz) und Lautstärke (Amplitude) } Bestehen aus mehreren Flimmerhaaren (Zilien) und Zellkörper } Lösen elektrisches Signal aus, wenn Zilien im Gegensatz zum Zellkörper bewegt werden } Verschiedene Tonhöhen habenauslenkungsmaxima an unterschiedlichen Orten der Membran } Schädigung durch kurze laute Geräusche oder langfristige Stimulation über 85 db 20 g/wiki/file:kanäle_einer_haars innesz elle.png

21 Basiliarmembran und Wanderwelle } Basiliarmembran } An Spitze der Kochlea nachgiebig (resonant auf tiefe Frequenzen) } Bei Steigbügel / ovalem Fenster steif (resonant auf hohe Frequenzen) } Wanderwelle } Je höher der Ton, desto näher ist das Wanderwellenmaximum an der Kochleabasis } Je tiefer der Ton, desto mehr nähert sich das Maximum der Wanderwelle der Kochleaspitze } Nur bei Wanderwellenmaximum werden einige wenige Haarzellen gereizt } Unterschiedliche Tonhöhen reizen damit unterschiedliche Haarzellen entlang der Basiliarmembran. Kochleaspitze Kochleabasis

22 Orts- und Frequenztheorie } Ortstheorie } Gehirn interpretiert Töne durch stimulierten Ort auf der Basiliarmembran der Kochlea } Basiert auf Wanderwellenmaximum } Ortskodierung erklärt Wahrnehmung von hohen Tönen } Frequenztheorie } Gehirn interpretiert Anzahl und die Frequenz der Nervenimpulse aus dem Hörnerv (auch Volleykodierung genannt) } 50 Hz Ton: 50 Aktionspotentiale pro Sekunde } Erklärt Wahrnehmung für tiefe Töne } Bei hohen Tönen nicht möglich, da Neuronen nicht schnell genug feuern } Bei sehr hohen Tönen Aktionspotential nur bei jedem 2. / 3. Wellenberg Effekt des fehlenden Grundtons } Mittlere Frequenzbereich } Kombination aus beiden Verfahren 22

23 Figurenerkennung } Auditive Wahrnehmung erfasst sinnvolle Einheiten } Konstruktivität der Wahrnehmung } Gestaltgesetze } Ähnlichkeit } Ähnliche Elemente werdengruppiert (z.b. Gitarrensolo) } Nähe } Töne in ähnlicher Tonhöhe werden gruppiert } Gute Fortsetzung } Melodienverläufekönnen sich kreuzen } Gemeinsames Schicksal } Elemente, die sich in gleicher Richtugn bewegen, werden gruppiert } Prägnanz } Gruppieren von prägnanten Einheiten 23

24 Lokalisation einer Geräuschquelle } Interauraler Intensitätsunterschied } Schall ist lauter an einem Ohr } Funktioniert bei hohen Frequenzen } Interauraler Laufzeitunterschied } Schall trifft an einem Ohrfrüherein } bis zu 1 ms } Funktioniert gut bei niedrigen Frequenzen } Konstante Schallwelle vor / hinter / über uns } Keine interauralen Unterschiede } können durch Kopfbewegungen erzeugt werden } Verbessert die Verortung der Schallquelle } Gehirn berechnet aus Unterschieden Ort der Schallquelle 24

25 Schwerhörigkeit } Schallleitungsschwerhörigkeit } Schädigung des mechanischen Systems, das die Schallwellen an die Kochlea überträgt. Bsp. 1: Loch im Trommelfell. Bsp. 2: Beeinträchtigung der Gehörknöchelchen im Mittelohr } Schallempfindungsschwerhörigkeit } Nervenschwerhörigkeit } Schädigung von Haarzellen in Kochlea oder verbundenen Nerven } Mögliche Ursachen } Krankheiten und Unfälle } altersbedingte Störungen und dauernde Konfrontation mit lauten Geräuschen sind die häufigeren Ursachen von Schwerhörigkeit } vor allem von Nervenschwerhörigkeit 25

26 Schwerhörigkeit im Alter } Ältere Menschen } hören niedrige Frequenzen meist besser als hohe Frequenzen } Nervendegeneration am Anfang der Basiliarmembran } Digitale Hörhilfen } Verstärkung der Schwingungen bei (hohen) Frequenzen } Komprimierung der Geräusche 26

27 Kochleaimplantate } Kochleaimplantat } elektronisches Gerät, welches Geräusche in elektrische Signale umwandelt } an unterschiedlichen Stellen mit dem Hörnerv in der Kochlea verbunden. } Gehörlose Kinder können einige Töne hören } Lernen der Verwendung der gesprochenen Sprache } Am wirkungsvollsten bei kleinen Kindern (Vorschulalter) 27

28 Sensorische Kompensation } Menschen die einen Sinneskanal verlieren, können dies durch eine Verbesserung ihrer anderen sensorischen Fähigkeiten teilweise ausgleichen. } Extrembeispiel: Die Schottin Evelyne Glennie ist seit dem Alter von 12 Jahren völlig taub. Sie ist hauptberuflich Percussion-Solistin. Die Beziehung zu ihren Instrumenten stellt sie über den Tastsinn her (sie tritt ohne Schuhe auf), die Beziehung zum Dirigenten über ihr scharfes Sehvermögen. 28

29 Synästhesie } Sinneswahrnehmungen getrennter Sinneskanäle können verschmelzen } Bsp.: Fingernägelkratzen auf Schiefertafel } Synästhesie } Kreuzung von Sinnesmodalitäten } Beispiele } Lichtreiz kann Tonempfindung auslösen } Ton kann Farbwahrnehmung auslösen } Etc. } Kreuzung auch innerhalb einer Sinnesmodalität möglich } Graphem-Farb-Synästhesie: Buchstabe / Ziffer mit Farbe verknüpft } Studie: Rechnen mit Ziffern gleicher Farbe einfacher 29 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR

30 Take Home Messages } Ohren nehmen Luftdruckveränderungen war } Werden im Gehirn als Töne / Klänge / Geräusche kodiert } Lautheit und Tonhöhe sind psychologische Eigenschaften } Lautheit hängtvon Amplitude ab, Tonhöhe von der Frequenz } Aufbau des Hörsystems } Aussenohr, Mittelohr, Innenohr } Bewegungen der Haarzellen auf der Kochlea induziert Nervenimpulse, die in den auditorischen Cortex weiterleitet werden } Kodierung ist Kombination aus Orts-und Frequenztheorie } Ortstheorie: Gehirn interpretiert Töne durch stimulierten Ort auf der Basiliarmembran der Kochlea (hohe Töne) } Frequenztheorie: Gehirn interpretiert Anzahl und die Frequenz der Nervenimpulse aus dem Hörnerv (tiefe Töne) } Die auditorischewahrnehmung ist konstruktiv } Gesetze der Figurenerkennung 30

31 Propriozeption 31 All. Psychologie Rasch UniFr

32 Propriozeption } Sinn für die Stellung des Körpers im Raum } beinhaltet folgende Sinne: } Kraftsinn } Kraftaufwendung bzw. Gewicht } Positionssinn } Stellung einzelner Körperteile } Kinästhesie } Richtung und Geschwindigkeit der Bewegung einzelner Gliedmassen } Vestibulärer Sinn } Bewegung und Lage des Körpers im Raum, Gleichgewichtsfunktion } Propriozeption basiert auf Signalen von Muskeln, Sehnen- und Gelenkmechanosensoren sowie auf Signalen vom Vestibularorgan. 32 All. Psychologie Rasch UniFr

33 Gleichgewichtssinn Utriculus Sacculus Schmidt & Schaible, All. Psychologie Rasch UniFr

34 Gleichgewichtssinn } Vestibuläres System } Teil des Innenohrs } Drei Bogengänge } flüssigkeitsgefüllte, halbkreisförmigetunnel Stehen im rechten Winkel zueinander Bogengänge enthalten Haarzellen } Wahrnehmung von Drehbeschleunigungen Kopfdrehungen versetzen träge Flüssigkeiten in Schwingungen Je nach Drehrichtung werden bestimmte Bogengänge stimuliert } Zwei Maculaorgane } Utriculus & Sacculus Zwei mit Flüssigkeit und Haarzellen gefüllte Hohlräume } Wahrnehmung von Translationsbeschleunigungen Bsp.: Anfahren eines Autos, Abbremsen eines Fahrstuhls etc. 34 All. Psychologie Rasch UniFr

35 Drehbeschleunigungen } Eine Kopfdrehung bewirkt eine Drehung der Bogengänge. } Die Flüssigkeit der Bogengänge (Endolymphe) und die Cupula bleiben zurück. } Dadurch werden Haarzellen ausgelenkt, was zu elektrischen Signalen im Nervus vestibularis führt. } Demonstration } Drehen Sie sich schnell im Kreis und bleiben Sie dann plötzlich stehen. Die Endolymphe dreht noch eine Weile weiter, was zur Empfindung führt, man würde sich noch weiter drehen. Cupula Bogengang mit Endolymphe Schmidt & Schaible, All. Psychologie Rasch UniFr

36 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 36 Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR