Grundlagen der Allgemeinen Psychologie: Wahrnehmungspsychologie

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1 Grundlagen der Allgemeinen Psychologie: Wahrnehmungspsychologie Herbstsemester (aktualisiert) Prof. Dr. Adrian Schwaninger Universität Zürich & Fachhochschule Nordwestschweiz Visual Cognition Research Group Überblick Wahrnehmung: Sinnesorgane Prozesse und Grundprinzipien Sehen Hören Tastsinn Geschmackssinn Geruchssinn Propriozeption Kinästhetischer Sinn Wahrnehmung: (Lage und Bewegung Organisation des und Körpers Interpretation im Raum) Wahrnehmung: Selektive Aufmerksamkeit Organisation und Interpretation Wahrnehmungstäuschungen Selektive Aufmerksamkeit Wahrnehmungsorganisation Wahrnehmungstäuschungen Wahrnehmungsinterpretation Wahrnehmungsorganisation Wahrnehmungsinterpretation Prof. Dr. Adrian Schwaninger 2 1

2 Sehschärfe Normalsichtigkeit: Lichtstrahlen laufen auf der Retina eines normalsichtigen Auges zu einem scharfen Bild zusammen. Dies gilt für Objekte der Nähe und nach entsprechender Anpassung der Linsenkrümmung (Akkomodation) auch für weit entfernte Objekte. Kurzsichtigkeit (Myopie): Gegenstände in der Nähe werden schärfer gesehen als entfernte Objekte, da sich die einfallenden Lichtstrahlen schon vor der Netzhaut überschneiden. Korrektur durch Brille, Kontaktlinsen oder in einigen Fällen durch laserchirurgischen Eingriff (z.b. LASIK Methode). Weitsichtigkeit (Hyperopie): Weit entfernte Gegenstände werden schärfer gesehen als nahe, da das Bild von nahen Objekten seinen Brennpunkt hinter der Retina hat. Kinder korrigieren dies in der Regel durch Akkomodation, so das nur selten eine Brille gebraucht wird. Allerdings können Ermüdung und Kopfschmerzen auftreten. Erwachsene bemerken Weitsichtigkeit, da die Flexibilität der Linse und damit die Akkomodation nachlässt und sie dann eine Brille oder Linsen zum Nahsehen benötigen. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 3 Wellenlänge und Amplitude Die Wellenlänge bestimmt den Farbton (z.b. blau, grün, etc.). Die Intensität des Lichts (Energiemenge von Lichtwellen, entspricht Amplitude) bestimmt die Leuchtkraft der Farben. Wellenlänge in Nanometer Prof. Dr. Adrian Schwaninger 4 2

3 (ca. 6 mio) amakrine Zelle (ca. 120 mio) (ca. 1 mio), Prof. Dr. Adrian Schwaninger 5 Zapfen und Stäbchen Die beiden Arten von Rezeptoren in der Netzhaut (Retina) sind die Stäbchen und die Zapfen. Sie unterscheiden sich in Bezug auf Gestalt, Anzahl, Verbindungen zum Gehirn, Funktion und Lage auf der Netzhaut. Stäbchen Zapfen Zapfen und Stäbchen unter dem Elektronenmikroskop Zapfen Stäbchen Anzahl 6 Mio 120 Mio Verbindungen zum Gehirn Funktion Lage auf der Netzhaut Oft 1:1 Übertragung Detailliertes Tagessehen und Farbensehen Zentrum (Fovea) Viele Stäbchen auf eine Bipolarzelle Sehen bei wenig Licht, kein Farbensehen Peripherie Das Farbensehen ist bei wenig Licht beeinträchtigt, weil dann nur Stäbchen arbeiten, welche nicht farbempfindlich sind. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 6 3

4 Dunkeladaptation Kommt man in einen dunklen Raum (z.b. Theater oder Kinobesuch) oder macht das Licht in einem Zimmer aus, dann weiten sich sofort die Pupillen, um mehr Licht in die Peripherie des Auges zu lassen (wo die Stäbchen sind). Nach ca. 5 min übernehmen die Stäbchen das Sehen und ihre maximale Lichtempfindlichkeit ist nach ca. 20 min erreicht (dies entspricht der durchschnittlichen Dauer der Dämmerung, d.h. dem Übergang zwischen Sonnenuntergang und Nacht). Demonstration zum ausprobieren: 1. Rechtes Auge abdecken, 20 min warten. 2. Zimmerbeleuchtung so stark verdunkeln, dass man mit dem offenen Auge ein Buch noch knapp lesen kann. 3. Rechtes Auge öffnen -> mit diesem Auge kann man das Buch perfekt lesen. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 7 Unterschiede zwischen den Spezies Weshalb sieht eine Katze nachts viel besser als ein Mensch? Mindestens aus 2 Gründen: Sie kann die Pupillen weiter öffnen und mehr Licht hereinlassen. Sie hat einen höheren Anteil an lichtempfindlichen Stäbchen. Nachteil: Da die Katze nur wenig Zapfen hat, kann sie weder Einzelheiten noch Farben so gut sehen wie wir. Manche Nachttiere wie Kröten, Mäuse, Ratten und Fledermäuse besitzen eine Retina, die fast völlig aus Stäbchen besteht. Deshalb sehen sie auch bei schwachem Licht noch sehr gut. Allerdings sehen diese Tiere wahrscheinlich nur sehr wenig Farben, da ihnen die Zapfen in der Retina fehlen. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 8 4

5 Blinder Fleck An der Stelle, wo Sehnerv das Auge verlässt sind keine Rezeptorzellen vorhanden. Dadurch entsteht der blinde Fleck. Demonstration: Schliessen Sie das linke Auge und fokussieren Sie den schwarzen Punkt. Variieren Sie den Abstand zur unten stehenden Abbildung bis sie das Auto nicht mehr sehen. Im Alltag bemerken wir den blinden Fleck nicht, weil die Augen sich ständig bewegen und das eine Auge das aufnimmt, was dem anderen entgeht. Prof. Dr. Adrian Schwaninger 9 Vom Auge zum Kortex Sehnerv (Axone der Ganglienzellen) Retina Colliculus superior Sehzentrum des Thalamus (Corpus geniculatum laterale) (Nach Frisby, 1979) Sehnervenkreuzung (Chiasma opticum) Tractus opticus Radiatio optica Sehrinde (= striärer Cortex oder primärer visueller Cortex, V1) Prof. Dr. Adrian Schwaninger

6 Rezeptive Felder (RF) Durch die Verschaltung der retinalen Zellen entstehen rezeptive Felder. Als rezeptives Feld wird derjenige Bereich der Netzhaut bezeichnet, von dem aus die Aktivität einer Zelle beeinflusst werden kann. Auf der Netzhaut entspricht das der Photorezeptorenfläche, die mit der Zelle verbunden ist. Die rezeptiven 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 Zellen in V1 Nach Hubel & Wiesel, 1962 Prof. Dr. Adrian Schwaninger 11 Zellen mit Orientierungsspezifität Zellantwort Reiz Prof. Dr. Adrian Schwaninger

7 Primärer visueller Kortex (V1) Farbverarbeitung Simple Cells: Zellen, die auf hell-dunkel Unterschiede einer bestimmten Orientierung reagieren (Nach Gazzaniga et al., 1998) Prof. Dr. Adrian Schwaninger 13 Spezifität kortikaler Zellen Prof. Dr. Adrian Schwaninger

8 Kortikale Areale Aus Prof. Dr. Adrian Schwaninger 15 Parallelverarbeitung von Farbe, Bewegung, Form und Tiefe Colliculus ITC Superior (CS) Prof. Dr. Adrian Schwaninger (Aus Eysel, 2006) 16 8

9 Parallelverarbeitung von Farbe, Bewegung, Form und Tiefe Parallelverarbeitung ist die natürliche Methode der Informationsverarbeitung im Gehirn; mit ihrer Hilfe kann man viele Aspekte eines Problems gleichzeitig angehen. Die Fähigkeit des Gehirns, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen, ermöglicht es ihm, Unterdimensionen des Sehens (Farbe, Bewegung, Tiefe und Form) auf unterschiedliche neuronale Teams zu verteilen, die getrennt voneinander und gleichzeitig arbeiten. Andere neuronale Teams arbeiten dabei zusammen, um die Ergebnisse zusammenzuführen, sie mit gespeicherten Informationen zu vergleichen und Wahrnehmungen zu ermöglichen. Prof. Dr. Adrian Schwaninger