Farbwahrnehmung

Gliederung :

1. Zum Begriff Wahrnehmung

2. Die Farbwahrnehmung
2.1 Das menschliche Auge
2.2 Funktionen der Farbwahrnehmung
2.3 Kurze Beschreibung des Farbempfindens der Menschen
2.3.1 Der Zusammenhang von Farbe und Wellenlange
2.4 Der sensorische Code
2.4.1 Die Einzelneuroncodierung
2.4.2 Die Neuronensemblecodierung
2.5 Psychophysische Erkenntnisse des 19. Jh. zur Farbwahrnehmung
2.5.1 Die Dreifarbentheorie
2.5.2 Die Gegenfarbentheorie
2.6 Physiologische Erkenntnisse des 20.Jh. zur Farbwahrnehmung
2.6.1Die Dreifarbentheorie
2.6.2 Die Gegenfarbentheorie
2.7 Die Farbenfehlsichtigkeit
2.8 Zur Wahrnehmungskonstanz

3. Zusammenfassende Prinzipien zur Wahrnehmensforschung

1. Zum Begriff Wahrnehmung

In Lexika und Nachschlagewerken findet man allgemein zum Begriff Wahrnehmung als kurze Erlauterung in etwa: Empfindungen, mit denen uber die Sinnesfunktion hinaus der Bedeutungsinhalt eines Gegenstandes erfasst werden kann. Sie ist die Grundlage unserer Erkenntnis. Objektive Welt und subjektiver Eindruck sind jedoch nicht immer identisch.

Die „Psychologie“ von Zimbardo setzt sich genauer mit dem Vorgang der Wahrnehmung auseinander. Hinlanglich versteht man unter Wahrnehmung: sehen, horen, fuhlen, empfinden. Wahrnehmung ist jedoch wesentlich mehr. Informationen, Impulse aus der uns umgebenden Umwelt mussen uberdacht, also ausgewertet werden, damit sie uns etwas uber etwas sagen. Was man wahrnimmt, muss in bereits etablierte Kenntnisse eingefugt werden. „Die Prozesse der Zusammenfugung der Sinneseindrucke um das, was in unserem Gesichtsfeld ist, als zusammenhangende Szene zu sehen, werden unter dem Begriff Organisation der Wahrnehmung subsumiert. Was eine Person als Ergebnis dieser Prozesse erfahrt, wird als Perzept bezeichnet.“

(Zimbardo,S.188) Die Sinnesorgane nehmen Impulse aus der Umwelt auf und organisieren sie zu neuen Perzepten, die fur jeweilige Betrachter unterschiedlich sind. Der gesamte Wahrnehmungsprozess umfasst viele unterschiedliche psychische Vorgange wie Zusammenfugen, Urteilen, Schatzen, Erinnern, Vergleichen und Assoziieren.

Zimbardo unterscheidet drei Stufen des Wahrnehmungsprozesses: Empfinden, Wahrnehmen und Klassifizieren. Die erste Stufe ist die sensorische Wahrnehmung. Physikalische Energie (Licht, Schallwellen) wird in die neutrale Aktivitat von Gehirnzellen, in der Informationen uber die Art der Stimulation der Rezeptororgane verschlusselt sind, umgewandelt. Die nachste Stufe bildet die Wahrnehmung, indem eine innere Reprasentation eines Gegenstandes und ein erfahrenes (erlebtes) Perzept des auBeren Reizes gebildet wird. In der dritten Stufe, der Klassifikation, werden die Eigenschaften der wahrgenommenen Gegenstande in vertraute Kategorien eingeordnet.

2. Die Farbwahrnehmung

2.1 Das menschliche Auge

Das Sehen ist einer der wichtigsten Sinne des Menschen und der anderen Lebewesen. Das Auge ist fur die Aufnahme von Lichtreizen ausgebildet. Gegen- stande reflektieren das Licht und verandern es dabei, indem sie aufgrund ihrer physikalischen Struktur einzelne Frequenzbereiche nicht reflektieren, sondern absorbieren. Ein gruner Gegenstand wirft nur die Wellen des Bereichs zuruck, den wir als gran empfinden, alle anderen werden absorbiert. Dadurch wird das Licht zum Informationstrager. Das Auge wertet die Zusammensetzung des Lichts aus und ubermittelt dem Gehirn die Nachricht von Teilwahrnehmungen. Die Befehle an das Auge kommen vom Gehirn. Vom Auge kehren die Informationen uber die Netzhautbilder zum Gehirn zuruck.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2 Funktionen der Farbwahrnehmung

Die Farbe ist ein auffallender und allgemeiner Zustand unserer Umwelt. Sie spielt eine groBe Bedeutung fur uns Menschen, z.B. bei der Auswahl unserer Kleidung, der Automobile usw.. Die Asthetik der Farbwahl ist jedoch nur eine Seite. Farbe hilft uns vor allem, Formen von Gegenstanden richtig wahrzuneh- men und andere lebenswichtige Aufgaben zu erfullen.

Die Trennung von Wahrnehmensfeldern und die Signalgebung sind zwei der wichtigsten Funktionen der Farbwahrnehmung. Das Unterscheiden von Objekten und das Gliedern eines Wahrnehmungsfeldes durch das Bestimmen der Grenzen von sich uberschneidenden Gegenstanden wird von der Fahigkeit, Farbe zu sehen, sehr unterstutzt. Farbe lasst Dinge aus dem Hintergrund hervortreten und zeigt auch ihre Zusammengehorigkeit. So bekommen farbenblinde Menschen hierbei Probleme und werden durch ihre Schwache uber ihre Umwelt getauscht. Menschen und Tiere nutzen also die Signalgebungs- Funktion von Farben. Bestimmte Farben haben bestimmte Bedeutungen, einige Bedeutungsinhalte sind angeboren und manche werden durch gesellschaftliche Normen erlernt. Diese Wahrnehmungsmechanismen sind Gegenstand psychophysischer und physiologischer Untersuchungen der Wissenschaft.

2.3 Kurze Beschreibung des Farbempfindens der Menschen

Es wird zwischen achromatischen Farben wie WeiB, Schwarz und Grauschattierungen und chromatischen Farben wie Blau, Rot, Gran und Gelb unterschieden. Bei schwacher Beleuchtung nehmen wir die Welt in Grauschattierungen wahr. Bei hellerer Beleuchtung empfindet man chromatische Farben. Alle Farben, die wir unterscheiden, entstehen durch die Kombination dieser sowie durch Schwarz und WeiB. Die Wissenschaftler beschaftigen sich nur mit einigen Grundfarben. Die Forschung zeigt, dass man alle Farbunterscheidungen mit den Bezeichnungen rot, gelb, gran, blau und ihren Kombinationen beschreiben kann.

Ablichtung Goldstein S126, 4.1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Forscher kamen auBerdem zu dem Schluss, dass nur die Bezeichnungen in Abbildung 4.2 von den Menschen durchgangig genutzt werden. Alle Kulturen benutzen Farbnamen, die fur Schwarz und WeiB stehen, und Rot, Gelb und Blau kommen als nachste von allen ubrigen hinzu. Es muss also eine gemeinsame physiologische Basis fur die mit diesen Farben verknupften Erlebnisweisen geben.

Wichtig ist zunachst die Beantwortung der Frage, welches physikalische Reizmerkmal am engsten mit der Farbwahrnehmung zusammenhangt.

2.3.1 Der Zusammenhang von Farbe und Wellenlange

Die Wellenlange ist das physikalische Merkmal, das eng mit Farbwahrnehmung zusammenhangt. Im Jahre 1704 hat Isaac Newton mit der Beantwortung dieser Frage begonnen. Newton schloss aus Experimenten, dass Sonnenlicht aus allen Spektralfarben zusammengesetzt ist, diese sich aber in ihrer Wellenlange unterscheiden und diese je nach Lange in anderen Farben erscheinen. Die Licht- Quellen in unserer Umgebung senden verschiedene Wellenlangen aus und die beleuchteten Gegenstande reflektieren viele Wellenlangen in unsere Augen. Im Reflektionsgrad schlagt sich nieder, welcher Anteil des auf ein Objekt fallenden Lichtes von ihm reflektiert wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das Wissen uber den Zusammenhang zwischen Farbe und Wellenlange ist die erste Voraussetzung zum Verstehen der physiologischen Mechanismen der Farbwahrnehmung.

2.4 Der sensorische Code

Der sensorische Code fur Farbe ist nur dann bestimmbar, wenn man den Zusammenhang von Farbe und Wellenlange weiB. Der sensorische Code wird definiert als Eigenschaft der Nervenimpulse, die die verschiedenen Umweltmerkmale reprasentieren. Wie also wird die Wellenlange des Lichtes in den Nervenimpulsen des visuellen Systems codiert ?

Die Entschlusselung des Codes aller Wahrnehmungsqualitaten ist ein zentrales Anliegen der Sinnespsychologen und -physiologen. Der Forschung nach gibt es zwei Moglichkeiten, wie Reizeigenschaften in der neuronalen Codierung reprasentiert sein konnen : die Enzelneuroncodierung und die Ensembleneuron- codierung.

2.4.1 Die Einzelneuroncodierung

Diese geht davon aus, dass das Feuern spezifischer Neuronen Informationen uber spezifische Umweltmerkmale liefert. Jede Farbe wird von einem Rezeptor gemeldet, der so eingestellt ist, dass er nur auf diese spezifische Farbe hin feuert. Da die menschliche Farbwahrnehmung von der Wellenlange abhangt, konnte es Rezeptoren geben, die selektiv auf einzelne Wellenlangen reagieren, wie die vielen Farbwahrnehmungen signalisieren. Doch folgendes Problem tut sich hier auf: Der Mensch kann selbst in einem winzigen Lichtpunktchen, der nur wenige

Rezeptoren in der Netzhaut bedeckt, viele Farben sehen. Die Eizelneuroncodierung - ein Farbrezeptor fur jede Farbe - kann die Vielfalt des Farbenspektrums nicht erklaren. Auch bei anderen Wahrnehmungsqualitaten erweist sich die EN - Codierung als problematisch. Die Frage der sensorischen Codierung fur Farbe wird so hochstwahrscheinlich nicht gelost werden.

2.4.2 Die Neuronensemblecodierung

Diese nimmt an, dass dem Gehirn die unterschiedlichen Qualitaten durch das Muster der Aktivitat einer Neuronenpopulation vermittelt werden, also durch eine groBere Anzahl von Neuronen im Cortex (Areal im Hinterhauptlappen) reprasentiert werden. Das Gehirn konnte zwischen zwei Wellenlangen unterscheiden, indem es das Muster der Entladungen mehrerer Neuronen registriert. Das Entladungsmuster ist eine Moglichkeit fur einen sensorischen Code, weil es von Veranderungen der Reizstarke nicht oder nur geringfugig beeinflusst wird. Wenn man die Intensitat der Reize steigert, steigt auch die Entladungsrate der Neuronen, doch die Muster der Reizantworten bleiben gleich.

Die Geschichte der Suche nach dem Code stellt dar, wie der psychologische und der physiologische Untersuchungsansatz bei der Aufklarung eines Wahrnehmungsmechanismus ineinander greifen konnen.

2.5 Psychophysische Erkenntnisse des 19. Jh. zur Farbwahrnehmung

Physiologische Mechanismen lassen sich mit Hilfe von Erkenntnissen aus der Psychophysik aufklaren. Die Geschichte der Entdeckung des sensorischen Codes fur Farbe verdeutlicht dieses Prinzip. Dabei gingen die Wissenschaftler von unterschiedlichen Forschungsergebnissen der Psychophysik aus und gelangten zu verschiedenen Schlussfolgerungen. Die spatere physiologische Forschung bestatigte jedoch beide.

2.5.1 Die Dreifarbentheorie

Die erste wissenschaftliche Theorie des Farbensehens wurde um 1800 von Thomas Young (1773-1829) vorgestellt. Er behauptete, es gebe drei Typen von Farbrezeptoren im normalen menschlichen Auge, die die psychologisch primaren Farbempfindungen Rot, Gran und Blau hervorriefen. Von allen anderen Farben nahm er an, dass sie Kombinationen dieser drei Primarfarben seien. Bei Farbmischexperimenten sollten Beobachter aus drei Farben unterschiedlicher Wellenlange eine Mischfarbe herstellen, die mit der wahrgenommenen Farbe von nur einer einzigen Wellenlange identisch war.

Weil zur Herstellung einer dem Testfeld entsprechenden Farbe mindestens drei Wellenlangen notig sind, schlug Thomas Young ( 1802) die trichromatische oder Dreifarbentheorie der Farbwahrnehmung vor. Diese Theorie, die Helmholtz (1852) ausarbeitete und erweiterte, wird heute als Young - Helmholtz - Dreifarbentheorie bezeichnet. Demnach beruht die Farbwahrnehmung auf drei Rezeptorsystemen mit jeweils unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit. Nach dieser Theorie erregt Licht mit einer bestimmten Wellenlange die drei Rezeptorsyteme in unterschiedlichem MaB und das Aktivitatsmuster in den drei Systemen fuhrt zur Wahrnehmung einer Farbe. Jede Wellenlange wird daher im Nervensystem durch ein eigenes Aktivitatsmuster der drei Rezeptorsysteme codiert. Insofern wird der Einzelneuroncodierung widersprochen, derzufolge ein einziger Rezeptortyp die Wellenlange eines Lichtes nicht eindeutig signalisieren kann. An den Erkenntnissen von Young und Helmholtz uber die Notwendigkeit von mindestens drei Wellenlangen, um alle Wellenlangen des Spektrums herzustellen und dass die Farbwahrnehmung auf drei Rezeptorsystemen beruht, zeigt sich, dass die Psychophysik physiologische Vorhersagen machen kann.

2.5.2 Die Gegenfarbentheorie

Einige noch ungeklarte Fragen lassen sich anhand phanomenaler Beobachtungen klaren. Einem Beobachter werden Farben dargeboten und er muss sich zu seiner Wahrnehmung auBern. Ewald Hering (1834-1918), ein Zeitgenosse von Helmholtz, stellte mit phanomenalen Beobachtungen fest, dass die Farben Rot und Gran sowie Blau und Gelb perzeptuell zu je einem Gegensatzpaar verbunden sind. Er wies diese antagonistischen Paare in drei Versuchen nach. Nach Herings Beobachtungen erzeugt das Betrachten eines roten Feldes ein grunes Nachbild, mit Blau und Gelb erhalt man ein analoges Ergebnis. Die Tabelle 4.2 zeigt die Ergebnisse, die die Versuche mit allen Farbquadraten ergaben. Immer ergibt eine deutliche Paarung von Rot und Grun und von Blau und Gelb. Man kann diese Verknupfungen auch demonstrieren, wenn man sich Farbmischungen vorstellt. Den meisten Menschen fallt es leicht, sich ein blauliches Grun oder ein rotliches Gelb vorzustellen, die Vorstellung eines rotlichen Grun oder eines blaulichen Gelb bringen sie meist nicht zustande.

Dass es fast unmoglich ist, die Gegenfarben in der Vorstellung zusammenzubringen, bewiesen viele Experimente.

Auch die Tatsache, dass rotblinde Menschen auch grunblind sind und dass Menschen, die kein Blau sehen konnen, auch kein Gelb sehen, veranlassen Hering zu dem Schluss, dass Rot und Grun sowie Blau und Gelb Farbpaare bilden. Aus dieser Schlussfolgerung entwickelte er seine Gegenfarbentheorie.

Abbildung 4.15 zeigt drei Mechanismen, die jeweils entgegengesetzt auf Licht unterschiedlicher Intensitat oder Wellenlange reagieren. Der Schwarz- WeiB- Mechanismus reagiert positiv auf weiBes Licht und negativ auf das Fehlen von Licht. Rot- Gran reagiert positiv auf Rot und negativ auf Gran und Blau, Gelb negativ auf Blau und positiv auf Gelb. Herings Ansicht zufolge entsprachen diese positiven und negativen Reizantworten dem Auf- und Abbau chemischer Substanzen in der Netzhaut: WeiB, Gelb und Rot losen eine Reaktion aus, bei der diese Substanzen entstehen, Schwarz, Gran und Blau fuhren zu einem Abbau dieser Stoffe. Die Farben bewirken, wie spater bewiesen wurde, physiologisch entgegengesetzte Reaktionen.

2.6 Physiologische Erkenntnisse des 20.Jh. zur Farbwahrnehmung

Forschungen der 50er und 60er Jahre dieses Jahrhunderts bestatigen, dass beide Theorien richtig sind und sich auf physiologischer Ebene miteinander vereinbaren lassen, dass verschiedene physiologische Strukturen im visuellen System beteiligt sind.

2.6.1Die Dreifarbentheorie

Mit Hilfe der Mikrospektrophotometrie wiesen die Forscher beim Menschen drei Arten von Zapfenpigmenten nach, die Licht aus unterschiedlichen Bereichen des Spektrums absorbieren.(Brown, Wald 1964;Dartnail, Bormaker, Mollon 1983;Schnapf, Kraft, Bayler 1987) Diese Pigmente werden als kurz-, mittel- und langwellige Pigmente bezeichnet. Wenn die Farbwahrnehmung auf dem Aktivitatsmuster dieser drei Rezeptorsysteme beruht und die Reaktion dieser drei Systeme bekannt ist, muss man feststellen konnen, welche Farben wahrgenommen werden. Abbildung 4.16 stellt die Beziehung zwischen den Reizantworten der drei Rezeptorsysteme und der menschlichen Farbwahrnehmung dar. Eine Art der Zapfen reagiert am starksten auf Licht kurzer Wellenlangen (das blau wahrgenommen wird ), eine zweite reagiert am starksten auf mittlere ( wird als gran wahrgenommen ) und eine dritte auf lange Wellenlangen ( wird als rot wahrgenommen ). Diese entsprechen den drei Primarfarben der Young - Helmholtz - Theorie.

[...]