Einführung Wahrnehmung

1. Umgebungsreiz

2. Transformation des Umgebungsreizes

3. Transduktion ( Rezeptoren )

4. Neuronale Verarbeitung

5. Wahrnehmung

6. Erkennung ( bottom-up und top-down Prozesse )

7. Handeln

-> Reiz wird wahrgenommen

-> Der Umgebungsreiz reflektiert Licht

-> Licht wird reflketiert und transformiert

-> Lichtstrahlen fallen durch die Hornhaut ( Cornea ) in das Auge

-> Die Lichtstrahlen passieren die vordere Augenkammer, die Linse und den Glaskörper, bevor sie auf die Netzhaut ( Retina) fallen

-> Die Linse ist an Zonularfasern aufgehängt

->Die Spannung dieser Fasern kann durch Kontraktion der Ziliarmuskeln reduziert werden, worauf die Linse eine rundere Form annimmt und damit das einfallende Licht stärker bricht.

-> Mit zunehmendem Alter: die Linse verliert an Elastizität und erreicht nicht mehr die gleiche runde Form bei entspannten Zonularfaser wie im jugendlichen Auge

-> die geringe Krümmung führt dazu, dass nahe Objekte mehr scharf abgebildet werden

• Kurzsichtigkeit

  -> scharfes Bild entsteht vor der Retina

• Weitsichtigkeit

  -> scharfes Bild entsteht hinter der Retina

• Die Lichtenergie wird in Elektrische Energie bzw neuronale Signale umgewandelt

• Die Rezeptoren: Zapfen und Stäbchen ( Verhältnis 1:20 / 6:120 Mio )

• Zapfen: ermöglichen bei ausreichender Helligkeit ( photopisches Sehen ) das farbensehen

• Stäbchen: weisen höhere Lichtempfindlichkeit auf und unetsrtützen das Sehen bei Dämmerung oder allgemein niedrigen Lichtempfindlichkeit

->Fällt Licht durch das Auge , trifft es auf die Netzhaut (Retina) und somit auch auf die Lichtsinneszellen. Dabei befinden sich in den äußeren, dem Licht abgewandten Teil der Lichtsinneszellen, bestimmte Sehpigmente. Diese sind zum einen Rhodopsin in Stäbchen, zum anderen Photopsin in Zapfen. 

->Trifft nun Licht auf das Sehpigment in den Lichtsinneszellen, kommt es zur Spaltung dieser Sehpigmente durch eine chemische Reaktion. (Isomisierung) Dies führt zur Aktivierung der Sinneszellen, wodurch sich als Signal ein Nervenimpuls auslöst. Die Signale wandern über Nervenzellen zu unserem Gehirn, wodurch ein Abbild unserer Umwelt entsteht. Für einen nächsten Lichtimpuls müssen sich die Sehpigmente regenerieren.

->Rhodopsin besteht aus dem Protein Opsin und Retinal.

• Definition: Der Blinde Fleck ist ein physiologischer Gesichtsfelddefekt (Skotom), der durch den Austritt des Sehnerven aus dem Augapfel bedingt ist.

• Hintergrund: An der Austrittstelle des Sehnerven, der Papille bzw. dem Discus nervi optici, befinden sich keine Fotorezeptoren, die Lichtreize aufnehmen können. Das menschliche Auge ist an dieser Stelle "blind". Der Blinde Fleck befindet sich im Gesichtsfeld ca. 12-15° temporal und ca. 1-2° inferior des so genannten Fixationspunkts, d.h. der Gesichtsfeldmitte. Der Gesichtsfeldausfall beträgt horizontal etwa 5-6°, vertikal etwa 7-8°.

• Physiologie: Normalerweise wird der Blinde Fleck nicht bemerkt, da er in den bildverarbeitenden Hirnregionen durch Wahrnehmungen des kontralateralen Auges ergänzt und so vom Gehirn quasi "weggerechnet" wird.

  
  

• Definition: Die Fovea centralis oder deutsch Sehgrube ist eine im Zentrum des Gelben Flecks (Macula lutea) gelegene Einsenkung, die in der Sehachse des Auges liegt. Sie repräsentiert den Bereich des schärfsten Sehens der Retina(Netzhaut) und hat beim Menschen einen Durchmesser von etwa 1,5 mm.

  
  

-> Die Dunkeladaptation umfasst die Vorgänge bei der Anpassung des Auges, die bei der Umstellung vom Sehen im Hellen (photopisches Sehen) zum Sehen im Dunkeln (skotopisches Sehen) notwendig sind.

-> Bei dem Kohlrausch-Knick handelt es sich um einen Knick in der Dunkeladaptationskurve des Auges, hervorgerufen durch den Übergang vom Zapfensehen zum Stäbchensehen.

->Im Allgemeinen adaptieren in der Dunkelheit die Zapfen schneller als die Stäbchen. Sie erreichen jedoch nicht die gleiche Empfindlichkeit.

Daher sieht man bei Dunkelheit zunächst mit den Zapfen. Erst wenn die Stäbchen eine höhere Empfindlichkeit als die Zapfen aufweisen, spricht man vom Stäbchensehen.

->Da dies zeitverzögert einsetzt, kommt es zu einem Knick in der Dunkeladaptationskurve, den man als Kohlrausch-Knick bezeichnet.

-> Um eine Farbe zu erkennen, müssen alle drei Zapfentypen (L, M, S) miteinander kombiniert werden. Hierbei werden zwei oder alle drei Zapfentypen mehr oder weniger angeregt, wenn wir Farben sehen. Damit du beispielsweise Gelb siehst, werden die Rot- und Grün-Zapfen gleich stark erregt. 

Merke: Eine Kombination von Signalen interpretiert unser Gehirn als Farbe.

Die Farbe Gelb kannst du auch wahrnehmen, wenn man rotes und grünes Licht miteinander mischt. Daher gilt also: Je nachdem, wie intensiv welche Zapfentypen angeregt werden, gelangen dadurch mehr oder weniger Signale dieses Zapfentyps ins Gehirn. Das Gehirn verarbeitet dann die ankommenden Signale und kann so alle Farben „mischen“. 

S-Zapfen : 419,0 nm

M-Zapfen: 530,8 nm

L-Zapfen bei 558,4 nm.

 Stäbchen (R): 496,3 nm

-> Die laterale Hemmung ist ein Verschaltungsmuster von Neuronen, bei dem benachbarte Neuronen bzw. Rezeptoren sich gegenseitig hemmen.In der Entwicklungsbiologie bezeichnet laterale Hemmung einen Mechanismus in der Gewebeentwicklung, bei dem eine Zelle ihre Nachbarzellen daran hindert, sich in gleicher Weise zu differenzieren wie sie selbst.

->Der Effekt der lateralen Hemmung lässt sich anhand des oben abgebildeten Grauverlaufs verdeutlichen. Im Umfeld der Grenzlinien zwischen den einzelnen Graufeldern treten beim Sehen zwei Effekte auf:

• Rechts neben einer Grenzlinie im helleren Graufeld scheint ein schmaler Streifen mit noch hellerem Grau zu liegen.

• Links neben der Grenzlinie im dunkleren Graufeld erscheint ein schmaler Streifen mit noch dunklerem Grau.

Als rezeptives Feld bezeichnet man das Areal eines Sinnesorgans (z.B. Auge, Haut), das durch

• einen einzelnen Rezeptor oder

• ein einzelnes Neuron innerviert wird.

Innerhalb des neuronalen rezeptiven Feldes erfolgt die Detektion des Reizes über die Gesamtheit der an die Nervenfaser angeschlossenen Rezeptoren.

Defintion: Rezeptive Felder sind der Retinabereich, über den eine Zelle im visuellen System durch Licht ( exiatorisch oder inhibitorisch ) beeinflusst werden kann.

Auf den neuronalen Anfangsstufen des Wahrnehmungsprozesses geschieht die Verarbeitung von Informationen auf dem Weg ins Gehirn durch die Konvergenz von Neuronen,durch Erregung und Hemmung, mit Hilfe von rezeptiven Feldern und lateraler Inhibition.

1. Konvergenz von Neuronen entsteht durch die synaptische Verschaltung mehrerer Neurone mit einem einzigen weiterleitenden Neuron. So wird z. B. im Auge die Information, die zunächst von über 100 Millionen Rezeptoren aufgenommen worden ist, an eine viel kleinere Zahl von Ganglienzellen (= Neurone in der Netzhaut, die Signale von dem Neuronennetzwerk aus Bipolar- und Amakrinzellen erhalten) weitergeleitet, ehe sie das Auge durch den Sehnerv (Nervus opticus) verlassen und zunächst in das Corpus geniculatum laterale (CGL) weitergeleitet und von dort über die Sehbahn (Tractus opticus) den primären visuellen Cortex und weitere Hirnareale erreichen. Die Signale der konvergierenden Neurone werden dabei so geändert, "dass sie möglichst naturgetreu in einer viel kleineren Anzahl von Ganglienzellen weiter zum Gehirn geschickt werden können." (Gegenfurtner 2003, S.41)

2. Die neuronale Verarbeitung durch Erregung und Hemmung basiert auf einem wechselseitig verschalteten Netzwerk von Neuronen, die "durch die Kombination von Konvergenz, Erregung und Hemmung die Information so verarbeiten, dass sie selektiv auf bestimmte Reizmerkmale empfindlich sind." (Goldstein 2002, S. 77)

3. Was in unserem Gesichtsfeld, dem Bereich, in dem man ohne Bewegung der Augen oder des Kopfes Objekte wahrnehmen kann (Gegenfurtner 2003, S.123), eine neuronale Antwort hervorruft, lässt sich verhältnismäßig leicht bestimmen und kartieren und wird als rezeptives Feld des Neurons bezeichnet. Auf der Netzhaut stellt es den Teilbereich dar, der bei Reizung stets dasselbe Neuron erregt. Retinale Ganglienzellen, die nebeneinander liegen, weisen dabei sich überlappende rezeptive Felder auf, die mit benachbarten Neuronen der nächst höheren Verarbeitungsstufe in Verbindung stehen. Diese räumliche Ordnung des Gesichtsfeldes bleibt von der Rezeptorebene der Netzhaut bis in die höheren Verarbeitungsebenen im Cortex als eine Art neuronale topographische Karte erhalten. Allerdings wird die aufsteigende Repräsentation des Reizes dabei immer abstrakter, da die rezeptiven Felder von Stufe zu Stufe größer werden.

Konvergenz (Verhalten):

126 rezeptoren: 1 Ganglienzelle

120 Stäbchen : 6 Zapfen außer in der Fovea

Kurz:

• Transduktion in den Rezeptoren: Stäbchen und Zapfen

• Zapfen für scharfe, detailreiche Wahrnehmung (Fovea)

• Stäbchen für helligkeit

• Kovergenz von Stäbchen und Zapfen in Ganglienzellen

• Ganglienzellen arbeiten mit lateraler Inhibition um Kanten sichtbar zu machen

• neuronen reagieren auf bestimmte Merkmale

  -> präsentation dieser Merkmale ermüdet Neuronen

  ->Feuerrate wird geringer

  -> Wahrnehmung des Merkmals verändert sich

->Merkmalsdetektoren sind Neuronen im Gehirn, die auf bestimmte Merkmale von Reizen – etwa Form, Winkel oder Bewegung -reagieren.

-> Methode der selektiven Aufzucht

• Retinotope Karten in V1 -> Verzerrung im bereich der Fovea

Das menschliche Auge ist unsere Kamera und nimmt alles wahr, was sich in unserem Sichtfeld befindet. Dabei werden visuelle Informationen zum Gehirn geleitet und verarbeitet. Das geschieht wie bei einem Computer. Das Ergebnis dieser Verarbeitung nehmen wir als bewusste Erfahrung war und speichern diese ab. Die Wissenschaft nennt das den “Bottom-Up” Prozess.

Der “Top-Down” Prozess funktioniert wiederum umgekehrt. Hier benutzt das Gehirn bereits bekannte Erfahrungen und leitet diese an die Sinne (wie Gehör, Augen und Geruch) weiter. Dadurch nehmen wir Dinge wahr, die in Wirklichkeit gar nicht vorhanden sind – sich also nur in unserem Kopf abspielen

physiologischer Ansatz: Messung von Zusammenhängen

-> Reiz und physiologische Reaktion

Psychophysischer Ansatz: Reiz und Verhaltensreaktion

-> Reiz- und Verhaltensreaktion

Absolute Schwelle, Bezeichnung aus der Psychophysik für die Grenze der Wahrnehmung, die Mindeststärke eines physikalischen Reizes bzw. den Punkt auf einem Reizkontinuum, der erreicht werden muß, um eine eben merkliche Empfindung auszulösen.

Nach Fechner: Zeitpunkt an dem ein Reiz wahrgenommen wird

eben noch merklicher Unterschied zwischen zwei reizen

( Weber )

Die Unterschiedsschwelle ist in der Psychophysik der gerade noch merkliche Unterschied eines Reizes, der dazu führt, dass er gegenüber einem Ausgangsreiz als größer oder kleiner bzw. stärker oder schwächer empfunden wird.

• 3 Methoden:

  • Grenzmethode-Methode der eben merklichen Unterschiede

  • Herstellungsmethode-Methode des mittleren Fehlers

  • Konstanzmethode-Methode der richtigen und falschen Falle

Schwellenbestimmung, methodisches Vorgehen der Psychophysik zur Bestimmung von Wahrnehmungsschwellen.

1) Herstellungsmethode. Der Beobachter muß einen variablen Reiz wiederholt so einstellen, daß er gerade eben wahrgenommen wird (absolute Schwelle) oder mit einem vorgegebenen Standardreiz übereinstimmt (Unterschiedsschwelle).

2) Grenzmethode. Der Reiz wird durch den Versuchsleiter (bzw. rechnergestützt) variiert, wobei der Beobachter angibt, wann er den Reiz bzw. Reizunterschied eben wahrnimmt (aufsteigendes) bzw. eben nicht mehr wahrnimmt (absteigendes Verfahren).

3) Methode der konstanten Reize (Konstanzmethode). Eine Serie von um einen konstanten Betrag (z.B. 1 cm) sich unterscheidenden Reizen wird wiederholt in Zufallsfolge dargeboten. Der Schwellenwert liegt bei derjenigen Reizintensität, die in 50% der Fälle bemerkt wurde.

Das Webersche Gesetz bezeichnet in der Psychologie bzw. Psychophysik jenes Prinzip, das besagt, dass sich zwei Reize um einen konstanten minimalen Prozentsatz (und nicht um einen konstanten Absolutbetrag) unterscheiden müssen, damit der Unterschied zwischen ihnen wahrgenommen wird. Die Psychophysik beschäftigt sich demnach mit den Gesetzmäßigkeiten zwischen dem subjektiven Erleben und dem physikalisch messbaren, also den objektiven Reizen, die diese auslösen.

Methode der direkten Größenschätzung

• lineare Beziehung: Verdoppelung der Reizintensität führt zu Verdoppelung des Wahrnehmungseindruck: Bsp. Linienlänge

• Verdichtung der Antwortdimension: Verdoppelung der Reizintensität führt nicht zu Verdoppelung des Wahrnehmungseindruck ( Bsp. Helligkeit )

• Spreizung der Antwortdiemnsion: Verdoppelung der Reizintensität führt zu mehr als Verdoppelung des Wahrnehmungseindruck ( Bsp. Elektrosckocks )

• Stevensches Potenzgesetz: W=KS^n

Methoder der direkten Größenschätzung

Signalentdeckungstheorie, ist ein Modell zur Empfindlichkeitsmessung einer Reizwahrnehmung.

Versuchsaufbau:

In einem Signalentdeckungstheorie-Experiment wird Pbn ein Reiz (z. B. ein Ton) gleicher Intensität mehrfach dargeboten; es gibt jedoch auch Durchgänge, in denen der Reiz nicht präsentiert wird. Die Aufgabe der Pbn ist, anzugeben, ob der Reiz präsentiert wurde; dabei werden die Gesamteindrücke der Umwelt als Rauschen (R) und der Reiz selbst als Signal (S) bezeichnet.

Da der Reiz typischerweise sehr schwach ist und immer zusammen mit dem Rauschen auftritt, kann er mit dem Rauschen verwechselt werden.

Daraus ergeben sich vier Möglichkeiten, nämlich Treffer (S+R richtig erkannt), korrekte Zurückweisungen (R richtig erkannt), falsche Alarme (R mit S+R verwechselt) und Verpasser (S+R mit R verwechselt). Die Frage ist also, wie gut Pbn zwischen R und S+R unterscheiden können.

In der Signalentdeckungstheorie wird davon ausgegangen, dass die Antworten eines Pb in einem solchen Experiment durch zwei Parameter beeinflusst werden, die Sensitivität und das Antwortkriterium. Die Sensitivität bez. dabei den mittleren Abstand der Wahrscheinlichkeitsverteilungen von R und S+R (die Wahrscheinlichkeitsverteilungen geben an, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein perzeptueller Effekt des Pb auf R oder S+R zurückgeht, bei gleicher physikal. Intensität des Reizes). Das Antwortkriterium bez. hingegen den subj. Wert, den der perzeptuelle Effekt erreichen muss, damit der Pb angibt, den Reiz wahrzunehmen; bspw. produziert eine Person mit einem liberalen Kriterium viele falsche Alarme bei gleichzeitig vielen

Treffern, während eine Person mit konservativem Kriterium kaum falsche Alarme, dafür jedoch einige Verpasser produziert. Das Antwortkriterium lässt sich dabei direkt beeinflussen, z. B. indem man falsche Alarme bestraft (dies macht das Kriterium konservativer).

Der Vorteil der Signalentdeckungstheorie besteht darin, dass die Sensitivitätsmessung unabhängig vom Antwortkriterium des Pb vorgenommen werden kann.

• Erweiterung des Dreikomponentenmodells

• Arbeitsgedächtnis beinhaltet aktuell relevante Gedächtnisinhalte für zielorientiertes Handeln und erlaubt deren Manipulation

• Modell von Baddeley ( britische Schule): seperate Subsysteme

  • sprachlich (phonologische Schleife )vs. räumlich (visuell räumlicher Notizblock)

  • zentrale Exekutive

• Das Kurzzeitgedächtnis wird im neueren Verständnis durch den Begriff Arbeitsgedächtnis abgelöst. 

• Der Unterschied ist, dass das Kurzzeitgedächtnis sich auf teils veraltete Theorien der Informationsspeicherung bezieht. 

• So ging die Hirnforschung früher davon aus, dass es nur ein einheitliches System für die Informationsspeicherung gebe. 

• Neue Erkenntnisse gehen hingegen von einem Mehrspeichermodell aus, welches verschiedene Untersysteme für verschiedene Reizarten hat. 

• Das Arbeitsgedächtnis umfasst also nicht nur alle Aufgaben des Kurzzeitgedächtnisses, sondern verarbeitet aktiv aktuelle Informationen und lässt auch deren Bearbeitung zu. 

• Zentrale Exekutive: Diese Komponente stellt ein Aufmerksamkeitssystem dar. Sie überwacht die anderen Subsysteme des Arbeitsgedächtnisses und besitzt keine eigene Speicherkapazität. Die zentrale Exekutive wird aufgrund theoretischer Erwägungen und der unzureichenden empirischen Befundlage von Sweller (2004) zurückgewiesen und ist somit kein Bestandteil der CLT. Als Ersatz für die von Baddeley postulierte zentrale Exekutive fungieren neben Lernmaterialien vornehmlich Schemata.

• Visuell-räumliche Notiztafel: Dieses Subsystem des Arbeitsgedächtnisses mit begrenzter Kapazität speichert visuell und räumlich aufgenommene Informationen vorübergehend ab. Außerdem ist das System für mentale Transformationsprozesse zur Lösung visuell-räumlicher Probleme sowie zur räumlichen Orientierung zuständig.

• Phonologische Schleife: Das phonologische Subsystem bezieht sich auf sprachlich vermittelte Informationen und ist in seiner Kapazität auf etwa zwei Sekunden begrenzt (vgl. dazu das Modell von Schnotz). Die sprachlichen Informationen werden in Lautform (sogenannte Phoneme) gespeichert.

Das Modell des Arbeitsgedächtnisses geht davon aus, dass das Arbeitsgedächtnis im Gegensatz zu den einfachen Funktionen des Kurzzeitgedächtnisses, das die kurzfristige Speicherung von Informationen ermöglicht, ein Mehrkomponentensystem ist, das die Informationsspeicherung für einen größeren und komplexeren kognitiven Nutzen manipuliert. Die drei beteiligten Teilkomponenten sind die phonologische Schleife (oder das verbale Arbeitsgedächtnis), der visuell-räumliche Skizzenblock (das visuell-räumliche Arbeitsgedächtnis) und die zentrale Exekutive, die das Aufmerksamkeitskontrollsystem umfasst

• Dissoziation durch Zweitaufgaben Unabhängige Komponenten des Arbeitshedächtnis

• „Phonologische Schleife“ (PL) und „Visuell-räumliches Sketchpad“ (VSSP) sind kapazitätslimitiert

• PL und VSSP sind unabhängig von einander zwei Vorhersagen

• Wenn zwei Aufgaben die gleichen AG-Komponenten benötigen, dann stören sie sich stark (Doppelaufgaben-Interferenz) 

• Wenn zwei Aufgaben separate AG-Komponenten benötigen, dann können beide weitgehend störungsfrei gleichzeitig ausgeführt werden

•  Doppelte Dissoziation von Phonologischer Schleife und visuell-räumlichem „Notizblock“ beeinträchtigt behaltensleistung bei Verwendung von gleichem Material wie Erstaufgabe