© Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz Kapitel 4: Perception - Wahrnehmung.

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Kapitel 4: Perception - Wahrnehmung

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Gliederung

Einleitung

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation

•Grundlegende Konzepte

•Wahrnehmungskonstanz

•Tiefenwahrnehmung

•Gestalt – Ansatz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung

•Bottom-up Ansätze

•Top-down Ansätze

Wahrnehmungsdefizite

•Visuelle Agnosien

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Was ist Wahrnehmung?

Wahrnehmung ist ein komplexes Konstrukt, das aus einer Reihe von Prozessen des Erkennens, der Organisation und Sinneinbindung von Umweltreizen besteht.

(Hier soll nun der Fokus auf visueller Wahrnehmung liegen.)

Einleitung

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Manchmal sehen wir existente Dinge nicht...

Einleitung

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... und manchmal sehen wir Dinge, die auf visuellen Informationen beruhen, die nicht existent sind...

Einleitung

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... und manchmal sehen wir Dinge, die nicht da sein können.

Einleitung

Dies zeigt: Was die Wahrnehmungsorgane (Rezeptoren) erreicht, muss nicht unbedingt mit dem Wahrgenommenen, der gebildeten mentalen Repräsentation, übereinstimmen.

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation

- Grundlegende Konzepte

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Grundlegende Konzepte

Wann, bzw. wie findet nach James Gibson Wahrnehmung statt?

Wahrnehmung findet statt, wenn ein Objekt der Außenwelt („distal object“) die Strukturen eines „informational medium“ beeinflusst, was Auswirkungen auf unsere Sinnesrezeptoren hat („proximal stimulation“), was zu einer internen Objektidentifikation („perceptual object“) führt.

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Grundlegende Konzepte

Distal Objekt Informational Medium

Proximal Stimulation

Perceptual Object

Sehfähigkeit (z.B. das Gesicht der Großmutter)

Reflektiertes Licht vom Gesicht der Großmutter (sichtbare elektromagnetische Wellen)

Photonenabsorption in der Retina

Das Gesicht der Großmutter

Geruchssinn (Brutzelnder Schinken)

Moleküle freigegeben vom bratenden Schinken

Molekularabsorption im Epithel

Schinken

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Wir nehmen niemals dieselben Reizeigenschaften wahr wie zuvor. Die Frage, die sich daraus ergibt, ist also, wie wir eine Stabilität in der Wahrnehmung erhalten.

Variation scheint aber nötig für unsere Wahrnehmung zu sein.

Warum?

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Grundlegende Konzepte

Die Zellen adaptieren an konstante Stimuli und generieren als Folge keine Aktionspotentiale mehr. Deshalb führen wir kleine Augenbewegungen (Sakkaden) aus, die gewährleisten, dass das Bild auf der Retina variiert.

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation

- Wahrnehmungskonstanz

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Wahrnehmungskonstanz

Was ist Wahrnehmungskonstanz und welche Formen der Wahrnehmungskonstanz gibt es?

Unsere Wahrnehmung eines Objekts bleibt konstant, auch wenn sich die proximale Empfindung des entfernten (distalen) Objekts ändert. (Anpassungsmechanismus zum effektiven Umgang mit unserer Umwelt)

Man unterscheidet Größen-, und Formkonstanz

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Wahrnehmungskonstanz

Was ist Größenkonstanz?

Größenkonstanz ist die Wahrnehmung, dass die Größe eines Objekts gleich bleibt, obwohl sich die Größe des proximalen Stimulus ändert.

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Wahrnehmungskonstanz

Was ist Formkonstanz?

Anders als bei der Größenkonstanz ist hier die Entfernung unterschiedlicher Teile des Objekts zum Beobachter ausschlaggebend.

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation

- Tiefenwahrnehmung

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Das Auge ist auf Tiefen-Hinweisreize angewiesen, um dreidimensional zu sehen.

Es gibt monokulare und binokulare Hinweisreize.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung

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Monokulare Hinweisreize

- Texturgradient

- Relative Größe

- Interposition

- Lineare Perspektive

- „aerial perspective“

- „location in the picture plane“

- Bewegungsparallaxe

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung

Sogenannte „unmögliche Figuren“ enthalten widersprechende Tiefeninformationen. Einzelne Elemente erscheinen plausibel, aber nicht die Figur als Ganze.

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Wie lauten die zwei binokularen Hinweisreize?

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung

Aufgrund der Positionierung der Augen versorgen diese das Gehirn mit zwei Arten von Informationen:

- Binokulare Konvergenz

- Binokulare Disparität

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Um so näher ein Objekt kommt, desto größer wird die Diskrepanz zwischen den Bildern, die vom linken, bzw. rechten Auge zum Gehirn gesandt werden. Der Grad der Diskrepanz wird vom Gehirn als Indikator für die Entfernung interpretiert.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung

Was ist binokulare Disparität?

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Bei Objekten, die nah sind, kommt meist die binokulare Konvergenz zum Tragen. Hierbei bewegen sich die Augen mit zunehmender Objektnähe nach innen. Das Gehirn zieht die Muskelbewegung als Indikator für Entfernung heran.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung

Was ist binokulare Konvergenz?

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Vom Sinneseindruck zur Repräsentation

– Gestalt - Ansatz

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Dieser Ansatz versteht sich als Reaktion gegen den strukturalistischen Ansatz, der individuelle Elemente hervorhebt, nicht aber den ganzheitlichen Prozess, der in das Wahrnehmen einer Struktur in der Umwelt involviert ist.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

Das Motto der Gestalt-Ansatzes:

Als Reaktion worauf entstand dieser Ansatz und was ist seine Maxime?

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Was ist das Gesetz der Prägnanz?

Die wahrgenommene Struktur ist immer so einfach wie möglich. Alle weiteren Prinzipien basieren darauf!

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

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Wenn wir einen Bereich wahrnehmen, erscheinen uns Figuren vordergründig, andere hintergründig. Obwohl wir schnell hin- und herschalten können, sind wir nicht in der Lage, beides gleichzeitig zu sehen.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

1. Figur – Hintergrund – Prinzip

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2. Gesetz der Nähe

Wir sehen nah aneinanliegende Objekte als Gruppen.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

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3. Gesetz der Ähnlichkeit

Objekte werden nach Ähnlichkeit gruppiert.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

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4. Gesetz der durchgängigen Linie

Wir erkennen besser fließende und durchgehende Formen.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

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5. Gesetz der geschlossenen Gestalt

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

Unvollständige Objekte werden komplettiert.

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6. Gesetz der Symmetrie

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

Wir sehen Objekte als Spiegelbilder an einer Symmetrieachse.

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Fazit

Obwohl bemerkenswert einfach, charakterisieren die genannten Prinzipien einen großen Teil unserer Wahrnehmungsorganisation.

Sie vermögen aber nicht beobachtete Phänomene zu erklären.

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung

Welche beiden theoretischen Ansätze der Wahrnehmung führt Sternberg ein?

Bottom-up-Ansätze: direkte Wahrnehmung, datengeleitet

 

Top-down -Ansätze: konstruktive Wahrnehmung

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung

- Bottom-up Ansätze

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Welche Theorie ist typisch für die Bottom-up Ansätze?

Theorie der direkten Wahrnehmung von James J. Gibson:

Die Informationen aus den Rezeptoren einschließlich des sensorischen Kontextes reichen aus, um unsere Umwelt direkt wahrzunehmen.

Es bedarf also keiner höheren kognitiven Prozesse, die zwischen Sinneseindrücken und der Wahrnehmung vermitteln.

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Welche vier Bottom-up-Theorien der Form- und Musterwahrnehmung führt Sternberg ein?

 

•Schablonenvergleich ( Template Theories)

•Prototypentheorie (Prototyp Theories)

•Merkmalsanalyse (Feature Theories)

•strukturelle Beschreibungstheorie (Structural-Description

Theory)

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Was versteht man unter den Template Theorien?

Die Template Theorien gehen davon aus, dass wir unzählige Schablonen gespeichert haben, die detaillierte Modelle für potentielle Muster sind und dass durch einen Vergleich der sensorischen Daten mit diesen Schablonen die perfekte Schablone gefunden wird.

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Welche Probleme und Unzulänglichkeiten weisen die Template Theorien auf?

Da stets eine perfekte Schablone notwendig ist, müssten wir für unendlich viele Stimuli Schablonen kreieren, speichern und abrufen .

 

A a a A a A a A  

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Kontextabhängige Interpretation eines Stimulus kann nicht erklärt werden. 

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Was versteht man unter Prototyp Theorien?

Alternativtheorien zum Schemavergleich:

Ein Prototyp ist ein ideales Beispiel für eine Klasse von verwandten Objekten oder Mustern, das alle typischen Formmerkmale eines Musters integriert, selbst, wenn wir nie ein einzelnes Objekt gesehen haben, dass alle typischen Merkmale auf einmal besitzt.

ein Prototyp ist höchst repräsentativ für seine Klasse, jedoch keine identische Abbildung von einem Stimulus, d.h., dass wir keine perfekte Schablone brauchen.

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Experiment von Solso &McCarthy 1981:

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Was versteht man unter der Merkmalsanalyse?

Wir suchen nach Übereinstimmungen zwischen den Merkmalen eines Musters und gespeicherten Merkmalen, anstatt ganze Muster mit Prototypen oder Schablonen zu vergleichen.

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Wie stellt sich Selfridge anhand des Pandemoniums Wahrnehmung vor?

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Andere Modelle unterscheiden auch verschieden Arten von Merkmalen.

Was ist der „Global-Precedence-Effect“ ?

Man erkennt schneller die globalen Merkmale als die lokalen.

Auf der Ebene der lokalen Wahrnehmung stören gegensätzliche globale Merkmale.

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Was ist der „Local-Precedence-Effect“ ?

Man erkennt schneller die lokalen Merkmale als die globalen.

Auf der Ebene der globalen Wahrnehmung stören gegensätzliche lokale Merkmale.

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Die Merkmalsanalyse findet auch Unterstützung durch neurologische und physiologische Forschung.

Mit welcher Methode forschten David Hubel & Torsten Wiesel und was fanden sie heraus?Mit Hilfe von Einzelzellableitung bei Tieren fanden sie heraus, dass eine große Anzahl von Zellen im visuellen Cortex auf bestimmte Stimuli maximal reagieren, wenn diese auf die Retina treffen.Jeder Nervenzelle kann ein rezeptives Feld zugeordnet werden.Zudem scheinen die Zellen einer hierarchischen Struktur zu folgen in Bezug auf den Grad an Komplexität des Stimulus, auf den sie maximal reagieren.

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

Wie entstehen laut Irving Biedermann stabile 3-dimensionale mentale Objektrepräsentationen?

“Recognition-by-components (RBC) theory“:

Wir zerlegen Objekte in ´´geons“ (geometrical ions, Zylinder, Kegel etc. ), die sich ähnlich wie Buchstaben zu unterschiedlichen Gebilden zusammenfügen lassen und erkennen so das Objekt.

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Welche Vor- und Nachteile bringt diese Theorie mit sich?

Vorteile: einfach und unabhängig von der Perspektive

Nachteile: erklärt die Wahrnehmung genereller Instanzen, jedoch nicht wie wir bestimmte Dinge (z.B. Gesichter) erkennen.

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze

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Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung

– Top-down Ansätze

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Was ist der Unterschied zu Bottom-up-Ansätzen?

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

• Es wird ein kognitives Verständnis des Wahrgenommenen erzeugt• Basierend auf: 1. Reizinformationen (einfach, und mehrdeutig)

2. Wissen 3. Schlussfolgerungen

„Intelligente Wahrnehmung“ erfolgreiche Wahrnehmung erfordert Intelligenz

Durch die Interaktion von Wahrnehmung und Intelligenz bilden wir unsere Überzeugungen über die Wirklichkeit

• Wir machen weniger Fehlschlüsse, weil wir mehrere Informationsquellen miteinander abgleichen

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Was ist ein Kontexteffekt, was hat er mit Top-down zu tun?

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

• Schnelleres Erkennen von Objekten im passenden Zusammenhang

• Kann von Bottom-up-Ansätzen nicht erklärt werden

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Was ist zum Beispiel der „Configural-Superiority Effect“?

Vpn erkennen bei dem rechten Bild schneller, welche Figur anders ist, als die anderen. Die visuellen Reize allein liefern hierfür keine Begründung. Es muss am Kontext liegen.

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

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Warum sind weder der Top-down- noch der Bottom-up-Ansatz in ihren Extremen das Gelbe vom Ei?

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

• Extrem des Top-down: Unterschätzt die Bedeutung der Reizinformation man würde die Reize ständig fehlinterpretieren.

• Extrem des Bottom-up: Wenn Wissen keinen Einfluss auf die Wahrnehmung hat, warum merken wir uns überhaupt etwas, wenn es uns doch keinen Nutzen bringt?

Synthese der beiden Ansätzez.B.: Computational theory of perception (Marr)

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Warum „Computational Theory“?

Marr hat in seinem Modell den Wahrnehmungsvorgang so genau erklärt, dass er mit Computern simuliert werden konnte.

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

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Wie entsteht die 2-D-Skizze?

Das visuelle System identifiziert Kanten, Ecken und homogene Flächen eines Objektes, indem es Veränderungen der Intensität im Bild analysiert. Dabei kalkuliert es Intensitätsveränderungen der realen Welt ein (z.B. Licht und Schatten).

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

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Computational Theory of Perception von Marr

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Wie entsteht die 2 ½D-Skizze?

Einbeziehung von Tiefenhinweisreizen

Berücksichtigung des Blickwinkels des Betrachters

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

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Wie entsteht die 3D-Repräsentation?

Anhand der 2 ½D-Skizze und gespeicherten 3D-Modellen wird ein 3D-Modell gebildet, das unabhängig vom Blickwinkel des Beobachters ist.

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze

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Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien

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Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien

Was ist eine visuelle Agnosie?

Störungen des Erkennens visueller Informationen, für die nicht primär sensorische Einbußen ursächlich sind.

Die Personen sehen alles, aber es hat keine Bedeutung für sie.

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Was ist der Unterschied zwischen der Simultanagnosie, der räumlichen Agnosie und der Prosopagnosie?

Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien

Simultanagnosie: Läsion in der temporalen Region Die Person kann nicht mehrere Objekte

gleichzeitig wahrnehmen

Räumliche Agnosie: Läsion im Parietallappen Die Person erkennt die einfachsten räumlichen Kennzeichen nicht Sie verirrt sich ständig, sogar in vertrautester Umgebung Probleme symmetrische Objekte zu zeichnen

Prosopagnosie: Läsion im rechten Temporallappen Unfähigkeit menschliche Gesichter zu erkennen

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Beispiel Simultanagnosie

Es gelingt nicht den inhaltlichen Zusammenhang zu erfassen der mehrere Objekte verbindet.

„Der Junge wird an den Haaren gerissen.“ Untersucher: „Warum?“ „Wahrscheinlich hat er ein Geheimnis verraten“

Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien

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Was muss gelten, damit man davon ausgehen kann, dass es für bestimmte Wahrnehmungsaufgaben spezialisiert Module gibt?

Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien

1. Die Verarbeitung ist schnell.

2. Die Prozesse laufen unbewusst ab, können folglich nicht beeinflusst werden.

3. Ein Modul kann nur die eine Aufgabe erledigen, für die es spezialisiert ist. Für alle anderen gibt es andere Module.

4. Grundlage der Module sind neuronale Netzwerke, was bedeutet, dass die modularen Prozesse immer gleich ablaufen. Es besteht keine Flexibilität.

Inwieweit Wahrnehmung modularisiert abläuft ist noch nicht klar.

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