Die Wahrnehmung

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Ebenen der Wahrnehmung

3.1. Ebene der Empfindung
3.2. Ebene der eigentlichen Wahrnehmung
3.3. Ebene der Klassifikation

4. Die Sinnesphysiologie
4.1. Die Sinnesphysiologie der optischen Wahrnehmung
4.2. Vom Sehnerv zum Gehirn
4.3. Das Helligkeitssehen
4.4. Das Farbsehen
4.5. Die Farbwahrnehmung eines Objektes
4.6. Arten der Farbmischung
4.7. Wahrnehmungstäuschungen
4.8. Farbmodelle
4.9. Farbtheorien
4.10. Farb- und Helligkeitskontraste

5. Sinnesphysiologie im Bereich der akustischen Wahrnehmung
5.1. Das auditive System
5.2. Hörtheorien

6. Psychophysik
6.1. Wegbereiter der Psychophysik
6.2. Themen- und Aufgabenbereiche der Psychophysik
6.3. Mathematischer Zugang

7. Wahrnehmungsprozesse
7.1. Das Tiefensehen
7.2. Technische Geräte bei der Untersuchung des Tiefensehen
7.3. Phänomen der Gestaltanalyse

8. Wahrnehmungskonstanzen
8.1. Die Größenkonstanz
8.2. Helligkeitskonstanz
8.3. Formkonstanz

9. Mustererkennung
9.1. Schablonenvergleich
9.2. Merkmalsanalyse

10. Klassifikation
Quelle: http://www-dpmi.tu-graz.ac.at/~neuper/files/Wahrnehmung.pdf
10.1. Klassifikationsprozesse
10.2. Der Einfluss von Kontext, Umgebung und Erwartung auf die Wahrnehmung
10.3. Kontexteinflüsse
- Ablauf der Studie
- Ergebnisse

11. Wahrnehmungstypologien
11.1. Typologie der Integration

12. Zusammenfassung

13. Literatur

1. Einleitung

Mit der Erforschung der Wahrnehmung begann man bereits zu den Anfängen der Psychologie Ende des 19. Jahrhunderts (Guttmann, 1996).

Die Wahrnehmung basiert auf sehr komplexe Mechanismen, die ich anhand der optischen Wahrnehmung kurz erläutern möchte: Auf der Netzhaut entsteht kein zweidimensionales Bild der Wirklichkeit. Der physikalische Reiz wird bei der Netzhaut von zweidimensionalen angeordneten Rezeptoren aufgenommen. Anschließend wird er über Ganglienzellen und deren Axone als „nervöser“ Impuls weitergeleitet. Aufgrund dessen entwirft der Organismus seine eigene Wirklichkeit (Kalat, 1995).

Um die Informationsverarbeitung der Wahrnehmung leichter verständlich zu machen wird diese in Teilprozesse, genannt Ebenen der Wahrnehmung, unterteilt:

2. Ebenen der Wahrnehmung

Man unterscheidet drei Ebenen der Wahrnehmung:

3.1. Ebene der Empfindung

Empfindung entsteht durch die Stimulation eines Rezeptors, wodurch neuronale Impulse ausgelöst werden. Dies verursacht die noch „unverarbeitete“ Erfahrung eines Gefühls oder eine Kenntnis von Bedingungen innerhalb und außerhalb des Körpers.

Auf dieser Ebene wird daher physikalische Energie in eine neurale Aktivität von Gehirnwellen umgewandelt.

Die Erforschung der Empfindungen ist Aufgabe der Sinnesphysiologie und der Psychoakustik (Guttmann, 1996; Zimbardo, 1995; Anderson, 1995).

3.2. Ebene der eigentlichen Wahrnehmung

Hier wird das Außenliegende „wahr-„genommen. Dazu werden Elemente mit Hilfe von Organisationsprinzipien zu Einheiten zusammengefasst, wodurch eine dreidimensionale Sicht, die Tiefenwahrnehmung, möglich wird. Zudem laufen Verarbeitungsprozesse der Konstanz ab, die es uns ermöglichen unterschiedlich weit entfernte, gleich große Objekte als tatsächlich gleich groß wahrzunehmen.

Mit Hilfe der Verarbeitungsprozesse der Organisation, Tiefe und Konstanz können somit Merkmale eines Gegenstandes vorverarbeitet werden. Sie sind die Voraussetzung für den Prozess der Mustererkennung, welche den nächsten Schritt, die Klassifikation, ermöglicht (Guttmann, 1996; Zimbardo, 1995; Anderson, 1995).

3.3. Ebene der Klassifikation

Hier wird das Wahrgenommene in vertraute Kategorien eingeordnet. Hier treffen „datengesteuerte“ (Bottom-up) auf „hypothesen-/ vorstellungsgeleitete“ Verarbeitungsprozesse. Am Schnittpunkt dieser beiden Prozesse findet die Klassifikation statt:

Klassifikation bedeutet daher beispielsweise, dass „Bild“ als Gemälde zu erkennen und vielleicht auch als solches eines bestimmten Malers (Guttmann, 1996; Zimbardo, 1995; Anderson, 1995).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: http://www-dpmi.tu-graz.ac.at/~neuper/files/Wahrnehmung.pdf

4. Die Sinnesphysiologie

4.1. Die Sinnesphysiologie der optischen Wahrnehmung

Ihre Aufgabe ist es zu untersuchen, wie biologische Mechanismen physikalische in neurale Ereignisse umwandelt. Ihr Ziel ist es, den Weg von der physikalischen Energie bis zur Sinnesempfindung auf neuraler Ebene zu erklären (Guttmann, 1996).

4.1.1. Das visuelle System

Das visuelle System zählt zu den wichtigsten Sinnen des Menschen. Um effektiv funktionieren zu können muss es über eine hohe Reizselektivität verfügen können. Nur elektromagnetische Schwingungen mit einer Wellenlänge von 380 bis 750 Nanometer dürfen erregungsbildend wirken. Dies entspricht einem Farbspektrum von violett bis rot (Guttmann, 1996).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: www.seilnacht.tuttlingen.com/ Lexikon/Licht.htm

Zudem muss eine Differenzierung der eintreffenden Strahlen nach Frequenz, Intensität und Richtung durchgeführt werden.

Sieht man sich die Entwicklung des optischen Systems an und vergleicht es mit anderen Spezies, so erkennt man, dass die Empfindsamkeit für elektromagnetische Schwingungen an bestimmte Differenzierungen gebunden sein muss. Beispielsweise können einfachere Lebewesen wie Regenwürmer Lichtreize mit Hilfe des gesamten Körperepithel wahrnehmen. Jedoch findet man bei den meisten Lebewesen Mechanismen zur Erhöhung der Selektivität, wie z.B. die Konzentration lichtempfindlicher Elemente in bestimmten Körperregionen (Augenflecken) oder das Einsinken des Rezeptorepithels zu einer Sehgrube. Der nächste Schritt ist eine Verengung der "Sehöffnung", wodurch Richtungssehen ermöglicht wird.

Vor allem Wirbeltiere haben eine erhöht Sehschärfe durch Linsensysteme (Guttmann, 1996).

Das menschliche Auge besitzt die Fähigkeit die Linse zu krümmen. Diese Akkomodation ermöglicht es sowohl Dinge in unmittelbarer Nähe, als auch sehr weit entfernte Objekte scharf zu sehen. Zudem besitz unser Auge die Fähigkeit zur Adaption. Dies bedeutet, dass es sich auf verschiedene Reizintensität einstellen kann (Zimbardo, 1995).

4.1.2. Das menschliche Auge

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: www.seilnacht.tuttlingen.com/ Lexikon/Licht.htm

Das menschliche Auge funktioniert wie eine Lochkamara (Anderson, 2001):

Ein einfallender Lichtstrahl dringt zuerst durch die Hornhaut, die durchsichtige oberste Schicht des Auges, auch Cornea genannt. Danach durchläuft er die Pupille, eine Öffnung in der undurchsichtigen Iris. Die Iris oder Regenbogenhaut ist ein die Pupille umgebender Muskelring. Sie kontrolliert die Menge des einfallenden Lichtes durch entsprechende Kontraktion. Zudem enthält die Iris Pigmente, die ihr die Augenfarbe verleihen. Die Pupillenweite verändert sich aber nicht durch Licht sondern auch bei emotionalen Reaktionen, geistige Anstrengung, Konzentration etc.

Nach der Iris passiert der Lichtstrahl die Linse, welche in eine flexible Membrankapsel eingebettet ist. Ihre Form (Flach, entspannt, gekrümmt oder verdickt) wird durch den sie umgebenden Ziliarmuskel reguliert, wodurch die Akkomodation ermöglicht wird.

Durch den Glaskörper hindurch trifft der Strahl auf die Retina, auch Netzhaut genannt. Um ein Bild auf der Retina zu fokussieren muss das Licht zum Zentrum des Auges hin gebrochen werden. Hierzu dient einerseits die Krümmung der Hornhaut, andererseits die Linse, die das Lichtmuster auf den Kopf stellt.

Die Netzhaut ist eine komplexe Membran, die aus bis zu 10 unterschiedlichen Zellschichten besteht. Die Information der Lichtwellen werden dort in neurale Impulse umgewandelt, die im Gehirn verarbeitet werden können. In der Netzhaut beginnt die Interpretation der ankommenden Reize.

Sie kann in drei Hauptschichten von Zellen unterteilt werden (Zimbardo, 1995):

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Quelle: http://www.medizinfo.de/augenheilkunde/bildseiten/retina.htm

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Quelle: www.seilnacht.tuttlingen.com/ Lexikon/Farbe/Farbe.html

- Photorezeptoren:

Sie sind lichtempfindliche Sinneszellen und am weitesten von der Pupille entfernt. Man unterscheidet hier zwischen Stäbchen und Zapfen. Sie sind das Verbindungsstück zwischen der "hellen Außenwelt" des Lichts und der "dunklen Innenwelt" der neuronalen Prozesse und visuellen Empfindungen dar. Man schätzt, dass sich rund 125 Millionen Stäbchen in der Peripherie der Retina und 3 bis 6 Millionen Zapfen im Zentrum der Netzhaut befinden.

- bipolare Zellen

Sie liegen in der Mitte zwischen Photorezeptoren und Ganglienzellen. Ihre Aufgabe ist es, die Impulse zahlreicher Rezeptoren miteinander zu verbinden und die sich daraus ergebenden Resultate an die Ganglienzellen weiterzuleiten. Sie besitzen einen Dendriten mit zahlreichen Verzweigungen, ein Axon und ein Endköpfchen. Weiters unterteilt man sie in "On" und "Off" Zellen.

- Ganglienzellen

Diese sind der Pupille am nächsten. Jede dieser Zellen integriert die Signale mehrerer bipolarer Zellen zu einer einzigen Impulsrate. Auch sie unterteilen sich in "On"- "Off"-Zellen. Die Axone der Ganglienzellen bilden zusammen den Sehnerv (nervus opticus), welcher visuelle Information aus dem Auge zum Gehirn transportiert. Die Stelle, an welcher der Sehnerv das Auge verlässt wird als blinder Fleck bezeichnet. Dies ist die einzige Stelle im Auge, an welcher sich keine Rezeptoren befinden. Die durch diesen Fleck fehlende Information wird einerseits durch das andere Auge und andererseits durch das Gehirn kompensiert.

Im Zentrum der Netzhaut befindet sich die Sehgrube beziehungsweise Fovea. An dieser Stelle sieht man am schärfsten sowohl die Farb- als auch das räumliche Sehen betreffend. Diese Stelle ist dicht mit Zapfen bei völligem Fehlen von Stäbchen besetzt. Jedem Zapfen ist hier eine eigene bipolare Zelle zugeordnet (Kalat, 1995).

Die 125 Millionen Stäbchen und 3 bis 6 Millionen Zapfen fungieren als Rezeptoren. Sie übertragen die Erregung auf die bipolaren Zellen, von welchen sie zu den rund 1 Million Ganglienzellen weitergeleitet werden. Letztere bilden den Sehnerv und leiten den Impuls zu höheren Verarbeitungsmechanismen im Gehirn weiter (Guttmann, 1996).

Auf jede Ganglienzelle kommen rund 10-100 Rezeptoren, die das "rezeptive Feld" bilden. Dort werden allerdings auch andere Rezeptoren erregt, weshalb es bei einer andauernden Erregung zur Erschöpfung kommt (Guttmann, 1996).

Es existiert keine erregungsmäßige Isolation zwischen benachbarten Zellen, sondern Querverbindungen zwischen diesen. Zusätzlich wird diese gegenseitige Vernetzung durch Horizontal- und amakrine Zellen gewährleistet. Dadurch sind bereits im Auge komplexe Verarbeitungsmechanismen möglich (Guttmann, 1996).

4.2. Vom Sehnerv zum Gehirn

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- II Sehnervenkreuzung = Chiasma opticum
- III Sehstrang = Tractus opticus
- IV primäres Sehzentrum = Corpus geniculatum laterale (lateraler Kniehöcker)
- V Sehstrahlung = Gratioletsche Sehstrahlung, Radiation optica
- VI Sehrinde = kortikales Sehzentrum

Quelle: http://www.medizinfo.de/augenheilkunde/sehnerv/sehbahnlaesion.htm

Nervenimpulse gelangen direkt von der Retina, über die Sehnerven zum Chiasma opticum. Dort kreuzen sich die Sehnerven: die nasalen Fasern laufen zur gegenseitigen Hemisphäre, nicht aber die temporalen Fasern.

Ein Großteil der Reize verläuft zur lateralen Hemisphäre: zuerst zum "corpus geniculatum laterale" des Thalamus. Dort werden die Impulse zur Verarbeitungsstelle im visuellen Kortex weitergeschickt. Die primäre Projektionsfläche des Sehens befindet sich an der Fissura calcarina.

Ein kleinerer Teil der Reize verlaufen über einen kürzeren Weg zum colliculus superiore. Diese Verbindung hat eine wichtige Funktion: durch sie kann man flexibel auf unterschiedliche Reize der Umwelt reagieren. Zudem kontrollieren diese Zellen die Kontraktion der Pupille (Zimbardo, 1995; Kalat, 1995).

4.3. Das Helligkeitssehen

Das Helligkeitssehen hängt von folgenden Faktoren ab:

- der Lichtintensität

Der Zusammenhang zwischen Helligkeitsempfindung und Lichtintensität entspricht laut Stevens der Potenzfunktion:

Empfindungsstärke = objektive Lichtintensität ˆ 0,33

Dies bedeutet, dass die subjektive Helligkeitsempfindung langsamer zunimmt als die objektive Lichtintensität (Guttmann, 1996).

- dem Adaptionszustand des Auges

Adaption bedeutet die Anpassung des Auges an die jeweilige Umweltsituation, hier an das Licht. Dies umfasst eine Veränderung der Pupillengröße, dem Wechsel zwischen Stäbchen- und Zapfensehen und Veränderung der Sehpigmente (Guttmann, 1996).

Das Auge kann dunkeladaptiert sein. Dies bedeutet, dass die Helligkeitsempfindung zunimmt, je länger der Aufenthalt in der Dunkelheit andauert. Sieben Minuten dauert die Stäbchen-, zwei Stunden die Zapfenadaption, bis der höchste Empfindlichkeitsgrad erreicht wird. Bei den Stäbchen kommt es zu einer Regeneration des Rhodopsin, welches bei Licht zerfällt und beim Sehen in der Dunkelheit angesammelt wird.

Eine Helligkeitsadaption erfolgt durch eine Verminderung der Helligkeitsempfindung. Hier funktioniert der Stäbchenapparat nicht mehr, da das Rhodospin bereits ausgebleicht wurde. Daher ist eine sehr hohe Lichteinstrahlung von Nöten um eine Empfindung auszulösen (Guttmann, 1996).

- der Beleuchtungsintensität der Umgebungsreize

Umgebungsreize rufen den Kontrasteffekt hervor. Komplementärfarben verstärken diesen Effekt und führt zu stärkeren Helligkeitsempfindungen. Verursacht wird dies durch die "laterale Hemmung":

Wir ein Rezeptor durch Licht erregt wird Information in zweierlei Richtung weitergeleitet. Einerseits zum Gehirn und andererseits zu benachbarten Rezeptorzellen. Die "geradlinig" verlaufenden Verbindungen wirken auf die nachfolgenden korrespondierenden Schaltzellen erregend. Zudem verlaufen Fasern ebenfalls zu benachbarten Schaltneuronen. Die lateralen Verbindungen enden allerdings mit hemmenden, inhibitorischen Synapsen. Durch die ungleiche Energieverteilung in den Schaltzellen wird die objektive Wirklichkeit verzerrt: Dunkles erscheint noch dunkler und Helles noch heller.

Diese laterale Hemmung ist von entscheidender Bedeutung bei der Wahrnehmung und ist grundlegend für Kontrastphänomene (Guttmann, 1996).

- der Farbe

Helligkeit ist eine Funktion der Farbe, da unterschiedliche Farben trotz gleicher objektiver Lichtintensität als verschieden hell wahrgenommen werden. Farben in der Mitte des Spektrums werden heller empfunden als jene m Ende. Wichtig dabei ist auch die Hell-/ Dunkeladaption, da Zapfen für die Farbe Orange und Stäbchen für die Wellenlänge Grün am empfindlichsten sind. Deshalb werden Farben bei gleicher Lichtintensität unterschiedlich hell erlebt (Guttmann, 1996).

Aus dieser Konsequenz ergibt sich das Purkinje'sche Phänomen: Orange wird bei Tageslicht heller gesehen als Grün. Bei Dunkelheit ist dies allerdings genau umgekehrt und Grün wird als heller empfunden (Guttmann, 1996).

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