In der vorliegenden Arbeit wurde das Objektbewegungssehen des Goldfischs betrachtet. Zuerst musste eine geeignete Methode gefunden werden, diese Form der Bewegungswahrnehmung untersuchen zu können, da bisherige Experimente zum Bewegungssehen beim Goldfisch ausschließlich mit Hilfe der optomotorischen Folgereaktion gemacht wurden. Anschließend sollte die Frage geklärt werden, ob das Objektbewegungssehen genau wie das Bewegungssehen einer Großfeldbewegung farbenblind ist und welcher Zapfentyp daran beteiligt ist.
Die Verwendung eines Zufallpunktmusters zur Dressur auf ein bewegtes Objekt hat sich als äußert erfolgreich herausgestellt. Diese Methode hat den Vorteil, dass sich die Versuchstiere ausschließlich aufgrund der Bewegungsinformation orientieren können. In den Rot-Grün- und Blau-Grün-Transferversuchen zeigte sich, dass das Objektbewegungssehen beim Goldfisch farbenblind ist,aber erstaunlicherweise nicht vom L-Zapfen vermittelt wird, sondern wahrscheinlich vom M-Zapfen. Welchen Vorteil es haben könnte, dass für die verschiedenen Formen der Bewegungswahrnehmung verschiedene Eingänge benutzt werden, kann mit diesen Versuchen nicht geklärt werden. Farbenblindheit des Bewegungssehens scheint eine Eigenschaft visueller Systeme allgemein zu sein. Beim Menschen ist diese Frage im Moment noch nicht geklärt und wird weiterhin diskutiert, da es sowohl Experimente gibt, die zeigen, dass es farbenblind ist, als auch andere, die Hinweise darauf geben, dass es nicht farbenblind
ist. Der Vorteil der Farbenblindheit eines bewegungsdetektierenden visuellen Systems zeigt sich auch in der Technik beim Maschinen Sehen. Hier wird ebenfalls auf Farbinformation verzichtet, was zum einen eine Datenreduktion mit
sich bringt und zum anderen dazu führt, dass korrespondierende Bildpunkte leichter gefunden werden können. Diese werden benötigt, um Bewegungsvektoren zu bestimmen und letztlich Bewegung zu detektieren.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Sehen
1.2 Verhaltensexperimente
1.3 Der Goldfisch als Versuchstier
1.4 Das visuelle System von Goldfischen
1.5 Ein Modell zur neuronalen Verarbeitung von Bewegung
1.6 Bewegungssehen beim Goldfisch
1.7 Fragestellung der Arbeit
2 Material und Methode
2.1 Versuchstiere und Haltung
2.2 Versuchsaufbau
2.3 Bestimmung der spektralen Leuchtdichteverteilung des Flachbildschirms
2.4 Versuchsdurchführung
3 Ergebnisse
3.1 Erste Dressur: schwarzer bewegter Punkt gegen schwarzen unbewegten Punkt
3.2 Zweite Dressur: schwarzer bewegter Punkt gegen weißen Hintergrund
3.3 Transferversuche
3.4 Generalisierung
3.5 Dritte Dressur
3.6 Transferversuche mit Fisch Nr. 3
3.7 Modifizierung der Dritten Dressur
3.8 Kontrast-Test
3.9 Umdressur auf Rot-Grünes-Muster
3.10 Transferversuche: Rot-Grün
3.11 Kontrolltest: Rot-Grün
3.12 Umdressur auf Blau-Grün-Muster
3.13 Transferversuch: Blau-Grün
4 Diskussion
4.1 Ermittlung der geeigneten Dressurmethode
Erste Dressur und zweite Dressur
Dritte Dressur
Transferversuche mit Fisch Nr. 3
Dressur auf das schwarz-weiße Zufallspunktmuster
Zusammenfassung der Vorversuche
4.2 Hauptversuche
Kontrasttest
Umdressur auf farbige Muster
Transferversuche: Rot-Grün
Berechnung der Zapfenerregung nach Palacios
Kontrolltest: Rot-Grün
Transferversuche: Blau-Grün
4.3 Zusammenfassung der Hauptversuche
4.4 Vorteil der „Farbenblindheit“ des Bewegungssehens
4.5 Gibt es mehrere Systeme zur Bewegungswahrnehmung?
4.6 Vergleich mit dem Menschen
4.7 Maschinelles Sehen
4.8 Vergleich: „Maschine – Natur“
5 Zusammenfassung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht das Objektbewegungssehen beim Goldfisch (Carassius auratus) mittels Dressurexperimenten. Ziel ist es, eine geeignete Methode zu entwickeln, um das Sehen bewegter Objekte zu quantifizieren und zu klären, ob dieses System farbenblind ist und welche Zapfentypen daran beteiligt sind, analog zum bereits bekannten Bewegungssehen bei der optomotorischen Folgereaktion.
- Entwicklung einer geeigneten Dressurmethode für Objektbewegungssehen
- Untersuchung der Rolle der Zapfentypen bei der Bewegungsdetektion
- Analyse der Farbeffekte auf das Bewegungssehen mittels farbiger Zufallspunktmuster
- Vergleich des biologischen Sehsystems mit Prinzipien des maschinellen Sehens
Auszug aus dem Buch
3.1 Erste Dressur: schwarzer bewegter Punkt gegen schwarzen unbewegten Punkt
Zuerst wurde den Goldfischen ein schwarzer horizontal hin- und herbewegter Punkt (∅ 0,8 cm) mit einer Geschwindigkeit von 0,07m/s vor weißem Hintergrund gegen einen unbewegten schwarzen Punkt gleicher Größe vor weißem Hintergrund gezeigt. Dabei war der bewegte Punkt der positive Dressurreiz.
In Abbildung 9 wurde das arithmetische Mittel der Wahlhäufigkeiten (Ordinate) beim bewegten Punkt als schwarze Balken und beim unbewegten Punkt als graue Balken für die jeweiligen Fische (Abszisse) aufgetragen. Als Fehlerbalken wurde der Standardfehler verwendet. Bei den Fischen Nr. 1 und 2 betrug die Anzahl der Tests (n) jeweils 20 und bei Fisch Nr. 3 waren es 16 Tests. Wobei ein Test aus insgesamt 100 Wahlen besteht.
Die Ergebnisse der Tiere liegen deutlich unterhalb der gesetzten Schwelle von 75% Wahlhäufigkeit. Fisch Nr. 1 wählte im Mittel zu 54,1% den bewegten Punkt, bei Fisch Nr. 2 waren es 60,2% und bei Fisch Nr. 3 62,4%. Noch deutlicher sind die Ergebnisse der Versuchstiere in Abbildung Nr. 10 zu erkennen. Hier wurde das Wahlverhalten im zeitlichen Verlauf dargestellt. Es wurde die Wahlhäufigkeit auf den bewegten Punktes über einen Zeitraum von 8 bzw. 10 Tagen aufgetragen. So sieht man, dass die Goldfische Nr. 1 und 3 ein stark schwankendes Wahlverhalten haben. Nur Fisch Nr. 2 zeigt eine recht konstante Leistung von etwa 60% richtiger Wahlen. Jedoch ist bei keinem der Versuchstiere eine Annäherung des Wahlverhaltens an die Schwelle von 75% zu erkennen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Bedeutung des Sehens bei Wirbeltieren ein und beleuchtet die Motivation der Forschung sowie die Rolle des Goldfisches als geeignetes Modellorganismus.
2 Material und Methode: Dieses Kapitel beschreibt den Versuchsaufbau, die Haltung der Versuchstiere, die technische Erzeugung der Bewegungsreize am Monitor sowie das methodische Vorgehen bei den Dressur- und Transfertests.
3 Ergebnisse: In diesem Kapitel werden die Resultate der verschiedenen Dressur- und Transferversuche sowie der Kontrolltests zur Untersuchung des Objektbewegungssehens detailliert dargestellt.
4 Diskussion: Hier erfolgt die Interpretation der gewonnenen Ergebnisse, die Einordnung in den Kontext bekannter Sehmechanismen und der Vergleich zwischen natürlichem und maschinellem Sehen.
5 Zusammenfassung: Dieses Kapitel fasst die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammen, insbesondere die Bestätigung der Farbenblindheit des Objektbewegungssehens und die vermutlich zentrale Rolle des M-Zapfens.
Schlüsselwörter
Goldfisch, Carassius auratus, Objektbewegungssehen, Bewegungsdetektion, Dressurexperimente, Farbenblindheit, Zapfentypen, M-Zapfen, L-Zapfen, Kontrast-Test, Maschinelles Sehen, optomotorische Folgereaktion, Zufallspunktmuster, Sehsystem, Verhaltensforschung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit?
Die Arbeit untersucht das Objektbewegungssehen beim Goldfisch, um zu verstehen, wie das Tier bewegte Objekte vor einem Hintergrund wahrnimmt und welche neuronalen Mechanismen dabei eine Rolle spielen.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die visuelle Wahrnehmung von Bewegung, das tetrachromatische Farbensehen beim Goldfisch, die Entwicklung geeigneter Dressurmethoden für Fische sowie die Frage nach der "Farbenblindheit" von Bewegungswahrnehmung.
Was ist das primäre Ziel der Studie?
Das primäre Ziel ist es, eine experimentelle Methode zu entwickeln, um das Sehen von bewegten Objekten beim Goldfisch zu quantifizieren und zu prüfen, ob dieses Bewegungssehen, ähnlich wie bei der Ganzfeldbewegung, farbenblind ist.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es werden Verhaltensexperimente in Form von Dressur- und Transfertests durchgeführt. Die Tiere werden auf bewegte Reize konditioniert, wobei ihr Wahlverhalten bei unterschiedlichen Farbkombinationen und Kontrasten systematisch analysiert wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil widmet sich der detaillierten Darstellung und statistischen Auswertung der verschiedenen Dressurphasen, Transferversuche und Kontrasttests, um die Abhängigkeit der Bewegungswahrnehmung von spektralen Eigenschaften zu ermitteln.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Goldfisch, Objektbewegungssehen, Dressurexperimente, Farbenblindheit der Bewegungswahrnehmung und neuronale Zapfenerregung charakterisiert.
Warum wurde ein Zufallspunktmuster für die Dressur gewählt?
Das Zufallspunktmuster wurde gewählt, um sicherzustellen, dass die Fische die Bewegung des Objekts als entscheidendes Merkmal nutzen und nicht durch statische Formmerkmale des Reizes beeinflusst werden.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor zur Rolle der Zapfentypen?
Der Autor schlussfolgert, dass das Objektbewegungssehen beim Goldfisch farbenblind ist und dabei vermutlich primär durch den M-Zapfen und nicht, wie bei der optomotorischen Folgereaktion, durch den L-Zapfen vermittelt wird.
- Quote paper
- Martin Gehres (Author), 2007, Untersuchungen zum Sehen von bewegten Objekten beim Goldfisch (Carassius auratus), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/125850
