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TWK 2000Beiträge zur 3. TübingerWahrnehmungskonferenz

TWK 2000Beiträge zur 3. TübingerWahrnehmungskonferenz

Herausgegeben von

Heinrich H. BülthoffManfred FahleKarl R. GegenfurtnerHanspeter A. Mallot

2000Knirsch Verlag Kirchentellinsfurt

Prof. Dr. Heinrich H. BülthoffMax-Planck-Institut für biologische KybernetikSpemannstr. 3872076 Tübingen

Prof. Dr. Manfred FahleHuman-NeurobiologieUniversität BremenArgonnenstr. 3D 28211 Bremen

PD Dr. Karl R. GegenfurtnerMax-Planck-Institut für biologische KybernetikSpemannstr. 3872076 Tübingen

PD Dr. Hanspeter A. MallotMax-Planck-Institut für biologische KybernetikSpemannstr. 3872076 Tübingen

1. Auflage 2000

Copyright © by Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Alle Rechte der Veröffentlichung, des teilweisen oder vollständigen Ab- oder Nach-drucks,derfotomechanischenWiedergabe,derVerfilmung,zurVervielfältigungundVer-breitung durch Ton- und Bildträger und der Übertragung durch Rundfunkmedien im In-und Ausland sind vorbehalten.

Herstellung: Knirsch-Verlag, D-72138 KirchentellinsfurtISBN 3-927091-49-9

Vorwort

In ihremdrittenJahrerfreutsichdieTübingerWahrnehmungskonferenzdesungebrochenen Interesses einer zunehmenden Zahl von Wissenschaftlernverschiedener Fachrichtungen. Wichtiger noch als die erfreuliche Anzahl voneingereichten Postern (110) scheint uns dabei die reiche thematische Mischungder Beiträge, die neben der Psychologie zunehmend Neurologie, Biologie undInformatik einschließt. Die TWK nähert sich damit dem vor zwei Jahrenformulierten Ideal eines fachübergreifenden Verständnisses der Wahrnehmungweiteran.Erfreulichist auchdiegroßeAnzahlstudentischerTeilnehmerfür diedie TWK zu einem wichtigen Forum geworden ist. Wir sehen hierin auch eineBestätigung des organisatorischen Konzeptes, viele Poster zuzulassen, undVorträge nur im Rahmen eingeladener Symposien vorzusehen.

Als organisatorische Neuerung vergeben wir in diesem Jahr zum ersten Maldenmit 1000DM dotiertenPreisderTübingerWahrnehmungskonferenzfür dasbeste studentische Poster. Damit möchten wir zum einen die Attraktivität derTWK für StudentenundjungeWissenschaftlerweitererhöhenundzumanderendie Bedeutung der Postersitzungen betonen. Der Preis wird in Zukunftregelmäßig von einem Komitee vergeben werden, das sich aus denOrganisatoren der Symposien, dem Hauptredner und einem Vertreter derVeranstalter zusammensetzt. Möglich gemacht wurde dieser Preis durch dieUnterstützung der Fördervereins für neurowissenschaftliche Forschung e.V.,Tübingen, dem wir herzlich dafür danken.

Ein wichtiger Teil der Tübinger Wahrnehmungskonferenz sind dieSymposien, die aktuelle Forschungsschwerpunkte thematisieren und einembreiteren Publikum vorstellen sollen. Wir möchten uns an dieser Stelle sehrherzlich bei den Organisatoren der diesjährigen, wie auch der früherenSymposien bedanken. Gleichzeitig möchten wir alle Interessenten ermutigen,Vorschläge für solche Symposien zu machen. Nur so können wir die hoheQualität der Symposien halten.

Tübingen und Bremen, im Februar 2000

Die Herausgeber

Wissenschaftliches Programm

Freitag, 25. Februar 2000

ab14:00 Anmeldung und Aufhängen der Poster

14:55 Begrüßung

Symposium überNeuropsychologie des Objekterkennes(Hans-Otto Karnath, Tübingen)

15:00 Heinrich Bülthoff (Tübingen)Psychophysik des Objekterkennens.

15:30 Georg Goldenberg (München)Visuelle Objektagnosie und optische Aphasie.

16:00 Hans-Otto Karnath (Tübingen)Simultanagnosie und Objektorientierung.

16:30 Kaffeepause

17:00 Almut Engelien (New York)Auditive Agnosie.

17:30 Thomas Platz (Berlin)Taktile Agnosie.

Samstag, 26. Februar 2000

Symposium überBewußte und unbewußte Wahrnehmung(Dirk Vorberg, Braunschweig)

9:00 David Leopold (Tübingen)Neural mechanisms of visual awareness.

9:30 Andrea Federspiel (Bern)Einfluß der Vigilanz auf Änderung der Wahrnehmungskontinuitätbei visueller illusionärer Bewegung.

10:00 Rainer Goebel (Frankfurt)Kortikale Aktivierung beim Sehen ohne Bewußtsein:FMRT-Studien mit Blindsight-Patienten

10:30 Kaffeepause

11:00 Dirk Vorberg (Braunschweig)Wann wirken bewußte Reize anders als unbewußte?

11:30 Henrik Walter (Ulm)Maskiertes semantisches Priming als Paradigma derBewußtseinsforschung:EmpirischeBefundeundihreBeziehungzuneurophilosophischen Bewußtseinstheorien

12:00 Burkhart Fischer (Freiburg)Unintended saccades remain unconscious.

12:30 Mittagspause

14:00 PostersitzungenDie Poster werden in 4 Gruppen aufgeteilt. Die Autoren sollenmindestenswährendderangebenenZeit vor IhremPosteranwesendsein. Die Gruppenzugehörigkeit ist auf dem Posterboard markiert.

Gruppe A: 14:00 - 15:00 UhrGruppe B: 15:00 - 16:00 UhrGruppe C: 16:00 - 17:00 UhrGruppe D: 17:00 - 18:00 Uhr

18:10 Verleihung des Preises für das beste studentische Poster.

18:15 Abendvortrag von Prof. Onur Güntürkün (Bochum)In der Regel denken Frauen anders – steroidabhängigeVeränderungen lateralisierter Wahrnehmungsleistungen.

Sonntag, 27. Februar 2000

Symposium über Fabensehen(Karl Gegenfurtner, Tübingen)

9:00 Lindsay Sharpe (Tübingen)Genetic basis for color vision.

9:30 Misha Vorobyev (Berlin)Primate trichromacy as an adaptation to frugivory.

10:00 Hans Irtel (Mannheim)Farbkonstanz in Licht und Schatten.

10:30 Kaffeepause

11:00 Heinz Bäuml (Regensburg)Farbkonstanz in der Mondrian-Welt: Beleuchtungsanpassung beiverschiedenfarbigen umgebenden Objektoberflächen.

11:30 Karl Gegenfurtner (Tübingen)Retinale und kortikale Beiträge zu Farbadaptation undFarbkonstanz.

12:00 Schlußdiskussion, Abhängen der Poster, Ende der Konferenz

11

Verzeichnis der Beiträge

Symposium: Neuropsychologie des Objekterkennens

Multisensory recognition of objects 24Heinrich H. Bülthoff

Visuelle Objektagnosie und optische Aphasie 25Georg Goldenberg

Impaired perception of object orientation 26Hans-Otto Karnath, S. Ferber & H.H. Bülthoff

Auditive Agnosien 27Almut Engelien

Tactile agnosia 28Thomas Platz

Symposium: Bewußte und unbewußte Wahrnehmung

Neural mechanisms of visual awareness 30David A. Leopold

The influence of vigilance upon changes of the perception in visual illusionarymotions 31

Th.J. Müller, A. Federspiel, Th. Dierks & W.K. Strik

Kortikale Aktivierung beim Sehen ohne Bewußtsein:FMRT-Studien mit Blindsight-Patienten 32

Rainer Goebel

Wann wirken bewußte Reize anders als unbewußte? 33Dirk Vorberg

Maskiertes semantisches Priming als Paradigma der Bewußtseinsforschung:Empirische Befunde und ihre Beziehung zu neurophilosophischenBewußtseinstheorien 34

Henrik Walter & Markus Kiefer

Unintended saccades remain unconscious 36Burkhart Fischer & Annette Mokler

12

Symposium: Farbwahrnehmung

Genetic basis for color vision 38Lindsay T. Sharpe

Primate trichromacy as an adaptation to frugivory 39Misha Vorobyev

Farbkonstanz in Licht und Schatten 40Hans Irtel

Farbkonstanz in der Mondrian-Welt: Beleuchtungsanpassung beiverschiedenfarbigen umgebenden Objektoberflächen 41

Karl-Heinz Bäuml

Retinale und kortikale Beiträge zu Farbadaptation und Farbkonstanz 42Karl Gegenfurtner

Postersitzung: Farbwahrnehmung

Color as feature in recognition of objects and in episodic recognition 44Hubert D. Zimmer & Astrid Steiner

A color indexing system based on perception (CISBOP) 45Dirk Neumann & Karl R. Gegenfurtner

FMRI Studie zur Untersuchung farbiger Nachbilder 46ChristinaKonen,RaimundKleiser,Hans-JoachimFreund& PetraStoerig

Comparing color representation in monkey primary visual cortex with humancolor perception 47

Thomas Wachtler, Terrence J. Sejnowski & Thomas D. Albright

Influence of scene statistics on color constancy 48Jürgen Golz & Donald I. A. MacLeod

Beitrag der Zapfen zur Farbkonstanz 49Oliver Rinner & Karl R. Gegenfurtner

Detection of isoluminant stimuli and isoluminant induction 50Harald Teufel & Christian Wehrhahn

Farbdiskrimination bei Tauben mit Apomorphin als Verstärker 51Sabine Keller & Juan D. Delius

Farbausbreitung von der Kontur auf die Fläche 52Lothar Spillmann, B. Pinna & G. Brelstaff

13

Ist Neon Color Spreading ein Transparenzeffekt? 53Vebjörn Ekroll & Franz Faul

On spatial neuronal color coding 54Werner Backhaus

Die räumlich-chromatische Sensitivität des visuellen Systems 55Sophie M Würger

Cone isolating multifocal ERGs 56Johannes Albrecht, H. Jägle & L.T. Sharpe

Augenunterschiede beim haploskopischen Farbabgleich 57Eike Richter, Daniel Wollschläger & Johannes Andres

Perzeptive spektrale Dimensionszahl von Objektfarben in einer Szene 58Vitali Gavrik

Die Körnerschichten der invertierten Retina können als diffraktive 3D-PhasengitterdurchtrichromatischeResonanzmitderBeleuchtungdieadaptivenFarbkonstanzleistungen im menschlichen Sehen gewährleisten 59

Norbert Lauinger

Postersitzung: Helligkeit und Kontrast

Intermodal sensory interactions for ecologically valid intensity changes ascaused by moving observers or moving objects 62

Florian Röhrbein, Kerstin Schill & Christoph Zetzsche

Ein unsichtbares Element sehen: der Durchscheineffekt 63Michael H. Herzog, S.H. Mahmud, C. Koch & M. Fahle

Ein unsichtbares Element sehen: Merkmalsvererbung und Merkmalsreise 64Sven P. Heinrich, Michael H. Herzog, Christof Koch & M. Fahle

The effect of luminance reduction on the Scintillating Grid Illusion 65Michael Schrauf & E.R. Wist

Szintillationseffekte ohne Gitterstruktur 66Antje Heidler, Elke Lingelbach, Walter H. Ehrenstein & BerndLingelbach

Two-dimensional pattern specific filters and their modification by attentionaleffects 68

Uwe Mortensen & Günter Meinhardt

14

Orientation contrast detection in space-variant images 69Ralph Schönfelder, Gregory Baratoff & Heiko Neumann

Der Beitrag von Kantenkontrastzellen zur Verarbeitung realer Sinusgitter undTäuschungssinusgitter 70

Markus Antonius Wirtz

Recurrent long-range interaction for corner detection 71Thorsten Hansen & Heiko Neumann

Schwellenreduktion gleichartiger Stimuli: Filter 2. Ordnung oder horizontaleQuerverbindungen im visuellen System? 72

Günter Meinhardt & Kristian Folta

Wahrnehmung als neuronaler Prozeß 73Jürgen Gerdes & Dietrich Dörner

Contrast discrimination using periodic pulse trains 74Felix A. Wichmann & G. Bruce Henning

Contrast dependence of visually induced cortical oxygen changes 75Manfred Fahle, Gernot Skiera & Stephan Brandt

Zeitlicher Verlauf von Hirnaktivierungen bei der Ergänzung vonObjektoberflächen 76

Markus Kiefer, Heiko Neumann & Manfred Spitzer

Dipollokalisationen beim Schachbrett-VEP: Abhängigkeit von räumlicherFrequenz und Stimulationsort im Gesichtsfeld 77

Lucia Lehr, Alison Bickford & Thomas Kammer

Maskierung visueller Reize durch Magnetstimulation 78Klaas Puls & Thomas Kammer

Zur Topographie von Phosphenen: Eine Studie mit fMRT und TMS 79Thomas Kammer, Michael Erb, Sandra Beck & Wolfgang Grodd

BeschreibunglokalerundglobalerMusterbeidervisuellenMigräne-AuradurchErregungswellen in der Sehrinde 80

Markus A. Dahlem & Stefan C. Müller

Differentialdiagnose von Hemianopsie und visuellem Hemineglect mittelsDoppelstimulation 81

Eva M. Müller-Oehring, Erich Kasten, Tilman Schulte, Dorothe A.Poggel & Bernhard A. Sabel

GesichtsfeldvergrößerungbeiHemianopie:BeispieleundErklärungsmodelle82Erich Kasten, Ulrike Bunzenthal & Bernhard A. Sabel

15

Das gesunde Erkennungsgesichtsfeld 83Hans Strasburger, Janna Gothe & Kai Lutz

Variierte vs. konstante Frequenzen in der Schielbehandlung mitSinusoidalgittern 84

UweKämpf,FlorianBrockmann,RonaldHenke,Felix Muchamedjarow& Wilfried Mascolus

Subretinale Sehprothese I: Ausgangshypothese, Erreichtes und zukünftigeEntwicklungen 85

H. Hämmerle, B. Höfflinger, M. Schubert, V.-P. Gabel & E. Zrenner

Subretinale Sehprothese II: Analyse der neuronalen Aktivität in explantiertenNetzhäuten nach multifokaler Elektrostimulation 86

Andreas Mai, Joris Liba, Thoralf Herrmann & Alfred Stett

Subretinale Sehprothese III: Subretinale Implantate evozieren reizkorreliertePotentialeim visuellenKortexdesYucatan-Schweins- Ein objektiverNachweisder Sehfunktion im Tierexperiment? 87

H.N. Schwahn, F.E. Gekeler, H. Sachs & E. Zrenner

Subretinale Sehprothese IV: Welche Sehqualität erwarten wir bei Patienten? 88Alfred Stett & Thoralf Herrmann

Postersitzung: Objekterkennung und Gesichterwahrnehmung

Turning the head! Gesichtsmerkmale im Wechsel zwischen Frontal - undSeitenansicht 90

Helmut Leder

Ein Modell der Wahrnehmung bekannter Gesichter 91Rainer Scheuchenpflug

Der Inversionseffekt bei der Gesichts- und Objektwahrnehmung imEntwicklungsverlauf 92

Gudrun Schwarzer & Monika Korell

Orientation-dependent overestimation of metric spatial relations in faces:Average errors of more than thirty percent 93

Adrian Schwaninger & Stefan Ryf

Implicit and explicit recognition of overlearned faces 94HyounYoon,C. Plewnia,R. Lüdke,Ch.Spandl,M. Bartels& T. Kircher

16

Perception of emotionally expressive faces and its interaction with facialmovements - a fMRI study of occipital lobe activation 95

Barbara Wild, M. Erb, M. Bartels & W. Grodd

The neural correlates of implicit and explicit semantic self-processing 96Tilo Kircher, M. Brammer, A. Simmons, A. S. David & M. Bartels

Single trial MEG recordings can predict the subjects ability to recognize anatural scene 97

J. Rieger, F. Plum, K.R. Gegenfurtner, C. Braun, H. Preissl & H.H.Bülthoff

Subliminale Darbietung verkehrsrelevanter Information in Kraftfahrzeugen 98Mario Staedtgen, Stefan Hahn, Matthias Franz & Manfred Spitzer

Classification of visual parameterized stimuli by humans and monkeys 99Natasha Sigala, Fabrizio Gabbiani & Nikos Logothetis

Towards a theory of context in perceptual categorization 100Martin Jüttner & Ingo Rentschler

Längenwahrnehmung bei der archimedischen Spirale 101Horst Krist, Ulf-Dietrich Reips & Susanne A. Huber

Die Beziehung von Sehschärfe und Maskierung in der Gesichtsfeldperipherie102

Anke Huckauf & Dieter Heller

Retention and retrieval of information in visual working-memory 103Maria-Barbara Wesenick, Werner X. Schneider & Heiner Deubel

Mustererkennung bei Patienten mit Hemianopsien 104Janna Gothe, Hans Strasburger, Kai Lutz, Erich Kasten & Bernhard A.Sabel

Hemispheric lateralization of speech sound processing: A whole-headmagnetencephalography study of dichotic listening and duplex perception 105

Klaus Mathiak, Ingo Hertrich, Werner Lutzenberger & HermannAckermann

Modularversusintegratedperceptionof speechandidentityin movingfaces106Jürgen M. Kaufmann & Stefan R. Schweinberger

17

Postersitzung: Bewegungswahrnehmung

Antizipation dynamischer Sehinformation: Vergleich verschiedenerMessanordnungen und ein quantitatives Modell 108

Walter H. Ehrenstein, Sandra N. Schulz & Ulrich Daubmann

Localization errors with linear and circular movements 109Jochen Müsseler, Sonja Stork, Dirk Kerzel & Scott Jordan

AugenbewegungenunddieFehllokalisationder letztenPositioneinesbewegtenReizes 110

Dirk Kerzel

Bilateral activation of human MT/MST during hemifield motion stimulation 111Sandra Bense, Thomas Stephan, Tarek A. Yousry, Thomas Brandt &Marianne Dieterich

Beitrag der Areale MT und MST zur Verarbeitung von Objektbewegung undretinaler Bildverschiebung 112

Jan Churan & Uwe Ilg

Neuronal responses to three superimposed directions of visual motion 113Karel Hol & Stefan Treue

Attention modulates apparent stimulus contrast in the superior temporal sulcusin the macaque monkey 114

Julio C. Martinez Trujillo & S. Treue

Form discrimination within the motion system in a visual search task 115Adrian von Mühlenen & Hermann J. Müller

Postersitzung: Aufmerksamkeit

Erwartungsbasierte Prozesse in der cross-dimensionalen Pop-Out-Suche 118Brit Reimann & Hermann J. Müller

LokalisierungvonTeilprozessendervisuellenSuche- einekorrelationalefMRT-Studie 119

Gisela Müller-Plath, Stefan Pollmann & D. Yves von Cramon

Imaging visual dimension changes 120Ralph Weidner, S. Pollmann, H.J. Müller & D. Y. von Cramon

18

VisuelleSuchenachgrößendefiniertenZielobjektenbeiderEbbinghaus-Illusion:Hemmende und förderliche Effekte der Kontextobjekte 121

Astrid Busch & Hermann J. Müller

Visual search strategies in a feature and conjunction search task 122Andreas Sprenger, Wolfgang Heide, Carsten Moschner & Detlef Kömpf

Investigating automatic processing in texture segmentation with Event-RelatedPotentials 123

Anna Schubö, Cristina Meinecke & Erich Schröger

AttentionaleModulationvonfMRT-Aktivitätin ArealendesPosteriorParietalenCortex bei Visueller Suche nach Konjunktionen und Merkmalen 124

Tobias Donner, Andreas Kettermann, Eugen Diesch, Arno Villringer &Stephan A. Brandt

Einflüsse visuell-räumlicher Aufmerksamkeit auf residuales Sehen cerebralgeschädigter Patienten und auf schwellennahes Sehen normalsichtigerProbanden 125

Dorothe A. Poggel, Erich Kasten, Eva M. Müller-Oehring &Bernhard A. Sabel

Acute effects of alcohol on covert and divided attention in men 126TilmanSchulte,EvaM. Müller-Oehring,HansStrasburger,ErichKasten& Bernhard A. Sabel

Beeinflussen Stimmungen die Wahrnehmung einer qualitativenReizveränderung? 127

Matthias Kliegel, Andrea Horn & Heinz Zimmer

Implicit perceptionin patientswithvisualneglect:lexicalspecificityin repetitionpriming 128

Stefan R. Schweinberger and Volker Stief

Nicht identifizierbare Reize können Aufmerksamkeit auf sich ziehen 129Rolf Verleger, Piotr Jaskowski & Rob van der Lubbe

Zeitschätzen und Memorieren: gegenseitige Beeinflussung? 130Indra Rosendahl, Stefan Mattes, Rolf Ulrich & Thomas Rammsayer

Neuronale Plastizität als Grundlage für Vernier-Diskriminationslernen? 131Kristian Folta & Günter Meinhardt

19

Postersitzung: Raumwahrnehmung

Flugnavigation, Geländedetails und Kartenmaterial: Wahrnehmung vonLandmarken 134

Michael M. Popp, Björn Geerk & Ralf Müller

Memory for locations relative to a simple object 135Rik Eshuis

Räumliche Verzerrungen im visuellen Gedächtnis: ein lineares System? 136Thomas Schmidt & Steffen Werner

Orts-undRichtungsrepräsentationbeimRoutenwissen:UntersuchungenmitderMethode des räumlichen Primings 137

Gabriele Janzen

Räumliches Konfigurationswissen verbessert die Leistung bei metrischenNavigationsaufgaben nicht 138

Hanspeter A. Mallot & S.D. Steck

Reicht optischer Fluß wirklich nicht zum Heimfinden? 139Bernhard E. Riecke, Henricus A.H.C. van Veen & Heinrich H. Bülthoff

Nonvisual reproduction of long distances 140Iris Trinkler & Thomas Jarchow

Perception of space and position under ‘wet’ and ‘dry’ conditions 141Michael Schaub & Thomas Jarchow

Wahrnehmung von Distanzen visuell simulierter Eigenbewegungen inunterschiedlichen Umgebungen 142

Harald Frenz, F. Bremmer & M. Lappe

Repräsentation des extrapersonalen Nahraumes im ventralen intraparietalenAreal (VIP) bei Makaken 143

Frank Bremmer, Michael Kubischik & Anja Schlack

Distanzschätzungen im Nahraum 144Karl F. Wender

The horizontal-vertical illusion in different body tilts 145A. Thum & T. Jarchow

Subjectivevisualverticalandsubjectiveauditoryvertical:Comparingvisualandauditory representations of space 146

Eva Turi Nagy, Adrian Schwaninger & Thomas Jarchow

20

A model for perceived body position and space constancy 147T. Jarchow

Humans can separately perceive distance, velocity and acceleration fromvestibular stimulation 148

MarkusvonderHeyde,BernhardE.Riecke,DouglasW. Cunningham&Heinrich H. Bülthoff

Postersitzung: Handlungssteuerung

EEG-Korrelate visuomotorischer Prozesse 150Edmund Wascher, Stefanie Schönstein & Thomas Kuder

Visuomotorik von Handbewegungen - Die Übertragung des Helmholtz’schenPrismenversuchs auf Bildschirmtechniken 151

Isabelle Berndt & Christoph von Campenhausen

Sensorisch-motorische Seitenbevorzugung bei Musikern und Sportlern 152Birgit E. Arnold-Schulz-Gahmen , Anke Siefer, Andrea Horn, GernotJendrusch & Walter H. Ehrenstein

Wahrnehmung und Reproduktion orientierter Stimuli - Was bedeuten gleicheLeistungsmuster in haptischer und visueller Modalität? 153

Annekatrin Klopp

Der Einfluß optischer Täuschungen auf das Greifen: Die Parallele-LinienTäuschung 154

Volker H. Franz, M. Fahle, K.R. Gegenfurtner & H.H. Bülthoff

Intermodale Einflüsse haptischer und visueller Modalität auf dieLängenschätzungen von Müller-Lyer Figuren 155

Patricia Tegtmeier

Modalitätsübergreifende Lageorientierung durch rückgekoppelte haptisch-thermische Steuersignale 156

Cornelius Steckner

Einfluß visueller Referenzen bei perisakkadischer Lokalisation 157Holger Awater, B. Krekelberg & M. Lappe

Peri-sakkadische Raumrepräsentation im posterioren Parietalcortex desMakaken 158

Michael Kubischik & Frank Bremmer

21

Einfluß lokaler Blockierung in Area MT auf visuell geführte Handbewegungenbeim Makaken 159

Alwin Gieselmann, W. Kruse & K.P. Hoffmann

Where and how does stimulus intensity affect visual-auditory interaction ? 160Petra A. Arndt & Hans Colonius

Wie lange dauert die motorische Aktivierung bei einfachen Reaktionen? EineAnalyse im Rahmen des Gating-Modells 161

Jutta Stahl & Rolf Ulrich

Kopfbewegungen während sozialer Interaktion: Kann sie derInteraktionspartner wahrnehmen? 162

Andreas Altorfer & Marie-Louise Käsermann

Driving a virtual car with delayed visual feedback 164DouglasW. Cunningham,MarkusvonderHeyde& HeinrichH. Bülthoff

Symposium: Neuropsychologiedes Objekterkennens

24 Symposium: Neuropsychologie des Objekterkennens

NEUROPSYCHOLOGIE 1

Multisensory recognition of objects

Heinrich H. Bülthoff

Max-Planck Institut für biologische Kybernetik, Tübingen

[email protected]

It is clearthehumanshave mentalrepresentationsof their spatialenvironmentsandthattheserepresentationsareuseful,if not essential,in a wide varietyof cognitive taskssuchasidentificationof objects,guidingactionsandin directingspatialawarenessandatten-tion. Determiningthepropertiesof this representationhaslong sincebeena contentiousissue.Onemethodof probingthe natureof humanrepresentationis by determiningtheextentto which it cansurpassor gobeyondvisual(or sensory)experience.Fromastrictlyempiriciststandpointwhatcannotbeseencannotberepresented;exceptasacombinationof things that have beenexperienced.In this caserepresentationis always limited byexperienceandonesuchlimitation on experienceis that we alwaysperceive the worldfrom a specific viewpoint determinedby our position in space.We show that goingbeyondexperienceis extremelydifficult to do.This is demonstratedmainly by thelearn-ing andrecognitionof objects,both novel andfamiliar. However, from a psychologicalstandpointit is pointlessdiscussingrepresentationdevoid of thefunctionalrole it playsinfacilitating cognitive tasks.In consideringthe functionalrole of representationwe mustshedthesimplifying assumptionof anindependentandmodularvisualsystemthatrecon-structsdistalspaceandreplaceit with a functionaldefinitionwhich dependson thecog-nitive taskandwhich is limited by attention.We thereforealsopresentanoverview of anew seriesof ‘old-fashioned’objectandscenerecognitionstudiescarriedoutwithin real-istic, interactive, contexts. We find the mostflexible meansof looking at the functionalrole of representationis within virtual (computergenerated)contexts. Computersimula-tionscannow provide bothhighly realisticvisualcontexts aswell asrealisticinteractiv-ity, includingfeedback.We demonstratehow this new technologycanbeusedto addressanold problem.In caseswherethis technologyis not advancedenoughto provide multi-sensoryinformationabouttheshapeof objectswe usedrealobjectsmadeout of LegoTM

bricks.With theseobjectswestudiedhow thebrainexchangesvisualandhapticinforma-tion to build a morecompleterepresentationof objectshapelearnedin oneorientationandtestedin a differentorientation.We found that visual aswell ashapticrecognitionstronglydependson theorientationdifferencebetweentrainingandtesting.Interestinglywe found that recognitionacrossmodalitieswas best for rotations that involved anexchangebetweenthe front andbackof anobject.Taken together, we concludethat thevisual andhapticsystemcodeview-specificrepresentationsof objects,but eachsystemhasits own "view"of anobject.For thevisualsystemit is thesurfaceof theobjectfacingtheobserver; for thehapticsystem,it is thesurfaceof theobjectthat thefingersexploremore extensively, namely, the backside of the object.

Tarr, M.J.andH H. Bülthoff. ObjectRecognitionin Man,Monkey, andMachine.MIT Press,(1999).

Symposium: Neuropsychologie des Objekterkennens 25

NEUROPSYCHOLOGIE 2

Visuelle Objektagnosie und optische Aphasie

Georg Goldenberg

Krank enhaus München Bogenhausen, Neuropsychologische Abteilung

[email protected]

DerBegriff "visuelleObjektagnosie"trif ft aufmehrereStörungsbilderzu,denengemein-sam ist, dassvisuell präsentierteObjekte verkannt werden, obwohl die perzeptivenFähigkeiten hinreichensollten, um dasErkennenzu gewährleisten.Die Intaktheit derperzeptiven Phasewird durchkorrektesund flüssigesAbzeichnenund durcherfolgrei-chesZuordnenverschiedenerDarstellungendesgleichenObjektesnachgewiesen.EinemöglicheUrsachederassoziativenAgnosieist derVerlustvonWissenüberdiegezeigtenObjekte. In diesen Fällen ist die Erkennstörungnicht auf die visuelle Modalitätbeschränkt,sondernbetrifft auchandereArten der PräsentationdesGegenstandswiezum Beispiel die Vorgabe von verbalenDefinitionen. Die Läsionenin diesenFällenbetreffen beide unterenTemporallappen.Assoziative Agnosien, die auf die visuelleModalitätbeschränktsind,tretennachlinks temporo-okzipitalenLäsionenauf. Siewer-denalsDiskonnektionzwischenvisuellerPerzeptionundsemantischenGedächtnisinter-pretiert.

Als Leitsymptomder "optischenAphasie"geltenFehlbenennungenvisuell präsentierterObjekte,die mit erhaltenemBenennenin anderenModalitätenundmit ungestörtenper-zeptiven Fähigkeiten kontrastieren.Sie tritt ebenfalls nach links temporo-okzipitalenLäsionenauf und wird durch eine Diskonnektionzwischenvisuellem ErkennenundsprachlichemBenennenerklärt. Die Ähnlichkeit zur modalitätsspezifischenForm dervisuellenAgnosieliegt auf derHand,undtatsächlichwerdenin derLiteratursehrähnli-che Fälle unter den beidenKlassifikationenbeschrieben.Die Unterscheidungdanach,dassbei optischerAphasie,abernicht bei assoziativer AgnosieWissenüberdie Gegen-ständenon-verbalausgedrücktwerdenkann,erweistsich in der klinischenPrüfungalskeineswegs eindeutigund verlässlich.Es wurde dahervorgeschlagen,beideSyndromeunter dem Oberbegriff "modalitätsspezifischvisuellesFehlbenennen"zusammenzufas-sen.

Fälle von modalitätsspezifschvisuellemFehlbenennenzeigeneinige klinische Phäno-mene,die sichnicht ohneweiteresdurcheine"visuo – verbale"Diskonnektionerklärenlassen:Die PatientenerkennendenrichtigenNameneinesfehlbenanntenObjetes,wenner ihnen zur Auswahl gebotenwird; non-verbale Tests des Wissensüber geseheneObjektesindweit wenigerfehlerhaftalsBenennen,abernicht perfekt;Aktionenwerdenim allgemeinenbesserbenanntals Objekte.Es wurdenverschiedenekognitive Modelledes visuellen Benennens vorgeschlagen, die diese Phänomene erklären sollen.

In einer Einzelfallstudie eines Patientenmit typischer modalitätsspezifischvisuellerBenennstörungwurdeein bishernicht explizit beschriebenesPhänomennachgewiesen:Der PatientmachtemehrFehlerbeim BenennenvertrauterObjekteals bei unvertrautenObjekten.Ausgehendvon dieserBeobachtungwird vorgeschlagen,die StörungdurchDegradationdes Zugang von präsemantischstrukturellenRepräsentationenzu einemsemantischen Netzwerk zu erklären.


NEUROPSYCHOLOGIE 3

Impair ed perception of object orientation

Hans-Otto Karnath, S. Ferber & H.H. Bülthoff

Department of Neurology, Tübingen University

[email protected]

Thedissociationbetweenobjectidentity andobjectorientationrecentlyobserved in fivepatientswith brain damage,hasbeentaken as evidencefor a view-invariant model ofobjectrecognition.However, therewasalsosomeindicationthat thesepatientswerenotagnosticfor objectorientationbut wereableto gain accessto at leastsomeinformationaboutobjects'canonicalupright.We studieda new casewith sparedknowledgeof objectidentity andimpairedperceptionof objectorientationusinga forcedchoiceparadigmtocontrastdirectly thepatient'sability to perceiveobjects'canonicaluprightvs.non-uprightorientations.We presented2D-picturesof objectswith unambiguouscanonicaluprightorientationsin four differentorientations(0˚, -90˚, +90˚, 180˚).KB showed no impair-mentin identifying letters,objects,animals,or facesirrespective of their given orienta-tion. Also, her knowledgeof upright orientationof stimuli wasperfectlypreserved. Insharpcontrast,KB wasnot ableto judgetheorientationwhenthestimuli werepresentedin a non-uprightorientation.The findings give further supportfor a distributed view-basedrepresentationof objectsin which neuronsbecometunedto thefeaturespresentincertainviews of anobject.Sincewe seemoreupright thaninvertedanimalsandfamiliarobjects,the statisticsof theseimagesleadsto a larger numberof neuronstuned forobjectsin an upright orientation.We supposethat for this reasonKB’s knowledgeofuprightorientationwasfoundto bemorerobustagainstneuronaldamagethanknowledgeof other orientations.

Symposium: Neuropsychologie des Objekterkennens 27

NEUROPSYCHOLOGIE 4

Auditi ve Agnosien

Almut Engelien

Functional Neuroimaging Laboratory, Weill Medical College of Cornell University

[email protected]

Der Begriff der Auditiven Agnosiewurde Endedes19. Jahrhundertsgeprägt,um dasneuropsychologischeSyndromeinerStörungdesauditivenObjekt-und/oderWorterken-nenszubeschreiben.AuditiveAngosiennehmendenPlatzdermittelschwerenStörungenim SpektrumderzentralenHörstörungenein.DefinitionsgemäßkönnenSieauf jeglichenLäsionenrostraldesNucleuscochlearisberuhen.Meist tretenAuditive AgnosiennachzweiseitigenLäsionendesauditorischenKortex und/oderderRadiatioacusticaaufEbenedesThalamusauf.Klinisch ist dieDiskrepanzvonerhaltenerauditiverWahrnehmungsfä-higkeit und Diskriminationsfähigkeit gegenübereiner Unfähigkeit des ErkennensdesauditivenObjektes,d.h.dersemantischenBedeutungdeskomplexenakustischenReizes,charakteristisch.DiagnostischeKriterien umfassendie Intaktheitdesperipherenauditi-venSystemsundeinerelative IntaktheitderSprachfunktionen.Einesystematischeneu-ropsychologischeUntersuchungbegannerstin densechzigerJahrendiesenJahrhunderts.Anhandvon Fallberichten,die doppelteDissoziationenaufzeigten,konntenapperzeptiveund assoziative Störungen,und StimulusspezifischeDefizite differenziertwerden.DieBeschreibungderzugrundeliegendenLäsionsmusterwurdein denletztenzehnbis fünf-zehnJahrendurchdie Anwendungder Magnetresonanztomographiespezifischer. Nacheinem kurzen Überblick über die Geschichtewerden exemplarischFallberichte vonAuditiven Agnosienausder neuerenLiteratur referiert.Es zeigt sich in dieserAnalyse,daßdie Modellvorstellungenzur höherenauditivenWahrnehmungnochwenigerentwik-kelt sind als die der visuellen Wahrnehmung.Dies trif ft auch für die Funktion desObjekterkennensund seinerStörungenzu, und reflektiertz.T. dasbegrenztereanatomi-scheund physiologischeWissenin diesemsensorischenSytem.Im folgendenwerdenneuereEntwicklungendargestellt,wie z.B. die Anwendungneurophysiologischerundfunktionell bildgebender anatomischerVerfahren (Positronenemissionstomographie,PET; funktionelle Magnetresonanztomographie,fMRT) zur UntersuchungAuditiverAgnosien.Anhandvon Ergebnisseund Entwicklungender letztenJahreüber zentraleHörstörungen,neuranatomischeGrundlagenund neurophysiologischeund bildgebendeUntersuchungsverfahrenwird ein Ausblick auf aktuelleund kommendeForschungsthe-men zu Auditiven Agnosien gegeben.


NEUROPSYCHOLOGIE 5

Tactile agnosia

Thomas Platz

Abtlg. für Neurologische Rehabilitation am UniversitätsklinikumBenjamin Franklin der Fr eien Universität Berlin

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Somesthetic,motorandcognitive functionswerestudiedin a manwith impairedtactileobjectrecognitionfor his left handdueto a right parietalconvexity meningeomawhichhad beensurgically removed. Primary motor and somatosensoryfunctions were notimpaired,discriminative abilities for various tactile aspectsand cognitive skills werefound to be preserved. Nevertheless,the patientcould often not appreciatethe objects'natureor significanceplacedin his left handandwasunableto nameor to describeordemonstratethe useof theseobjects.Therefore,he can be regardedas an exampleofassociative tactile agnosia.

The view is taken and elaboratedthat defective modality-specificmeaningrepresenta-tionsaccountfor associative tactileagnosia.Thesemeaningrepresentationsareconcep-tualisedaslearnedunimodalfeature-entityrelationshipswhich arethoughtto be defec-tive with tactile agnosia.In line with this hypothesis,tactile featureanalysisandcross-modal matchingof featureswere largely preserved with the investigatedpatientwhilebindingfeaturesto entitieswasdefective for thetactiledomain.Thealternative hypothe-sis of agnosiaasdeficit of cross-modalassociationof featureswasnot supported.Thepresumeddistributed functional network responsiblefor tactile object recognition isthoughtto involve perceptionof features,object recognition,and relatedtactile motorbehaviour interactively. A deficit leadingprimarily to impairedbinding of featuresintoentitiescanthereforebeexpectedto resultin additionalminor impairmentof relatedper-ceptual-motorprocesses.Unilateralityof thegnosticdeficit canbeexplainedby a latera-lised organisation of the functional network responsible for tactile object recognition.

Casuistic evidence and theoretical remarks on modality-specific meaning representations and sen-sorimotor integration. Brain 119:1565-74, 1996.

Symposium: Bewußte undunbewußte Wahrnehmung

30 Symposium: Bewußte und unbewußte Wahrnehmung

BEWUSSTSEIN 1

Neural mechanisms of visual awareness

David A. Leopold

Max Planck Institut für biologische Kybernetik, Tübingen

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The consciousperceptionof visual patternsandobjectsis thoughtto derive from theirimpactuponspecializedneuronsin thebrain’s visualareas.Physiologicalrecordingsinanimalshave demonstratedthata givenimagestriking theretinaleadsto a characteristicactivity patternamongneuronsin many subcorticalandcorticalbrainstructures. Suchsensory‘encoding’of astimulusis sometimesconsideredto leadautomaticallyto its per-ception. Yet sucha simpleview doesnot accountfor the fact that conditionsexist inwhich perceptioncanbeentirelydissociatedfrom sensorystimulation. A visualpatterncan,for example,impactthebrainwithout leadingto any perception.Conversely, avividvisualperceptcanarisein theabsenceof any sensorystimulationwhatsoever. Investi-gatingsuchconditionsmaybe importantfor understandinghow sensoryandperceptualsignalsareintegratedin thebrain,andmayprovide cluesasto theneuralunderpinningsof conscious visual awareness.

We have approachedsuchissueswith a seriesof neurophysiologicalstudiesin monkeysviewing multistablevisualpatterns.Suchpatterns,whencontinuallypresent,leadto anunstableperceptualexperience,in which thevisual impressionoscillatesbetweentwo ormore alternatives many times eachminute. I will describeneurophysiological experi-mentsin which monkeys viewing suchpatterns. The monkeys were trainedto reporttheirsubjectiveexperiencewhile neuronsin severalvisualcorticalareaswerecontinuallymonitored. The resultssuggestthat the activity of a subsetof neuronsthroughoutthevisual cortex is directly relatedto the subjective perceptionof a visual stimulus,whileothersin thesameareasaremorededicatedto scrutinizingthesensorypattern. I will dis-cussthe sensoryvs. perceptualnatureof the neuralrepresentationsin theseareas. InadditionI will speculateonpossibleoriginsof perceptualalternation,focusinguponwhatsuch past and future studies might reveal about mechanisms of normal conscious vision.

Symposium: Bewußte und unbewußte Wahrnehmung 31

BEWUSSTSEIN 2

The influence of vigilance upon changes of the perception invisual illusionary motions

Th.J. Müller, A. Federspiel, Th. Dierks & W.K. Strik

University of Bern, Department of Psychiatric Neurophysiology

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This EEG studywasperformedto clarify the time courseof brain electricaleventsandpossiblevigilancechangesassociatedwith perceptualflips duringmultistableperception.Whensimultaneouslyavailable,thespatialinformationof theseeventsby meansof fMRImeasurementsis thoughtto unambiguouslydeterminethe brain areasmainly involvedduring this process.13 healthy subjects(28.5±3.8yrs) wererecordedwith a 21-channeldigital EEG during a stroboscopicalternative motion paradigmimplying illusionarymotion with ambiguousdirection. Perceptualflips were precededby a significantdecreaseof EEG frequencies,and followed by a significantfrequency increasewith atrend to overshoot.EEG slowing is a reliable sign of vigilance decreaseand can berelatedto thalamic deactivation. This is consistentwith a recent fMRI study, whichshowedthalamicdeactivationassociatedwith perceptualflips. Thestudyaddedimportanttemporalinformationaboutthisphenomenonandallows theconclusionthatreducedvig-ilance facilitates perceptual discontinuities during multistable perception.


BEWUSSTSEIN 3

Kortikale Akti vierung beim Sehen ohne Bewußtsein:FMRT-Studien mit Blindsight-Patienten

Rainer Goebel

Max Planck Institut für Hir nforschung, Frankfurt

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Der Begriff „Blindsight“ beschreibtdie Fähigkeit einiger neurologischerPatientenmitLäsionenim frühenvisuellenSystem,dargeboteneStimuli entdecken, lokalisierenunddiskriminierenzu können,ohnediesebewußtwahrzunehmen.Die Stimuli werdendabeiin „blinde“ RegionendesGesichtsfeldesplaziert,beispielsweiseim linkenGesichtsfeld,wennderrechteprimärevisuelleKortex (V1) geschädigtist. Mit Hilfe derfunktionellenMagnetresonanztomographie(fMRT) wurdeuntersuchtinwieweit kortikale Aktivierungin höherenvisuellenArealennachweisbarist währendbewegteundstatischeStimuli imblindenGesichtsfelddargebotenwerden.Als Vergleich dientedie Darbietungder glei-chenStimuli in der sehendenGesichtsfeldhälftesowie die Datenvon ProbandenohneLäsionenim visuellenSystem.Insgesamtwurdendrei Blindsight-Patientenmit Läsionim primärenvisuellenSystemoderderoptischenRadiationeinerHemisphäreuntersucht.Der ZeitverlaufdesBOLD-Signalsin jedemVoxel wurdemit einermultiplen Regressi-onsanalyseausgewertet. Bei Reizpräsentationim „blinden“ Gesichtsfeldkonnte einedeutlicheErhöhungdesregionalenzerebralenBlutflussesin ipsiläsionalenextrastriärenArealendesoccipitoparietalen(hMT+/V5) undoccipitotemporalen(LO, V4/V8) PfadesnachgewiesenwerdenohneentdeckbareAktivierungdesipsiläsionalenprimärenvisuel-lenKortex. SignifikanteandauerndeAktivierungin höherenvisuellenArealenkanndem-zufolgedissoziiertvon bewußtemErlebenauftreten.Ein intakterprimärervisuellerKor-tex scheint für bewußte visuelle Wahrnehmung entscheidend zu sein.


BEWUSSTSEIN 4

Wann wirken bewußte Reize anders als unbewußte?

Dirk V orberg

Institut für Psychologie, Technische Universität Braunschweig

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DurchMetakontrast-MaskierungunsichtbarevisuelleReizekönnennachfolgendeReak-tionenverlangsamenoderbeschleunigen('priming').Überraschenderweisefolgensolchepriming-Effekte für sichtbareReizederselbenzeitlichenDynamik wie für unsichtbare.Diessprichtfür identischefrüheVerarbeitungundstehtim Widerspruchzu theoretischenPositionen,die für bewußte und unbewußte Reize qualitativ verschiedeneWirkungenpostulieren.

Es dauert100-300ms,bis Reizebewußt werden.Deshalbist der ZeitabstandzwischenprimeundZielreiz von entscheidenderBedeutung.Ich berichtepsychophysischeExperi-mente,die die zeitlichenReizbedingungenvariierenund die Erkennbarkeit der primesmit ihrer Wirkung auf die Geschwindigkeit der nachfolgendenReaktionvergleichen.Möglichestrategischeprime-WirkungenwerdendurchVariationderprime-Zielreiz-Kon-tingenz erfaßt.

Die Befundeweisenauf vier gegeneinanderabgrenzbarepriming-Mechanismeninner-halbderersten500msnachprime-Beginn. (1) Frühepriming-Effekte(0-100ms)schei-nendurchdie Integrationvon prime und Zielreiz zu entstehen.(2) DieserIntegrations-phase folgt nach 70-100 ms eine vom Maskierreiz ausgelösteInhibition, die dievorbereiteteReaktionhemmt.Beide Mechanismenwirken vorbewußt, da sie für nichterkennbareprimesdieselbezeitlicheDynamikwie für erkennbarezeigenundstrategischnicht zu beeinflussensind.(3) Frühestensnach150-200ms lassensich für bewußtepri-mesqualitativ andereWirkungenalsfür unbewußtenachweisen;derenGrößereflektiert-andersalsbei denfrühenEffekten- die Erkennbarkeit derprimes.(4) StrategischerEin-satz bewußt repräsentierter primes ist dagegen erst nach etwa 450-500 ms möglich.

Auch Reize,die im VerlaufderVerarbeitungbewußtwerden,führenin denerstenStufennichtzuanderenpriming-EffektenalsReize,dieunbewußtbleiben.Qualitativ anderepri-ming-Wirkungen treten nur auf, wenn die Zeit bis zur Reaktion ausreicht,um einebewußteReprä-sen-tationzukonstruierenunddiesefür dieReaktionsvorbereitungstrate-gisch zu nutzen.


BEWUSSTSEIN 5

Maskiertes semantisches Priming als Paradigma derBewußtseinsforschung: Empirische Befunde und ihre

Beziehung zu neurophilosophischen Bewußtseinstheorien

Henrik Walter & Markus Kiefer

Universitätsklinikum Ulm, Abteilung Psychiatrie III

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Kann eseineNeurowissenschaftdesBewußtseinsgeben?WährendeinigeAutorenderAnsicht sind, das Bewußtseinniemalswissenschaftlichzugänglichsein wird, meinenandere, daß man lediglich die neuronalenKorrelate bewußter versus unbewußterZuständeerforschenmüsse,um zu verstehen,wasBewußtseinsei.Wiederanderebeto-nen,daßBewußtseinüberhauptkein wissenschaftlichesKonzeptsei. Wir vertretendieAnsicht, daßalle drei Antworten nur zum Teil zutreffen, daßes abernichtsdestotrotzmöglich ist, Bewußtsein neurowissenschaftlich zu erforschen.

„Bewußtsein“ist einphilosophischerundalltagspsychologischhäufigverwandterBegriffmit unscharfenBedeutungen.WennBewußtseinwissenschaftlicherforschtwerdensoll,müssenklare operationaleKriterien für sein Vorhandenseinangegebenwerden.NedBlock unterscheidetzwischenZugangsbewußtsein(Zugriff aufhandlungsrelevanteInfor-mationen)und phänomenalemBewußtsein(bewußtesErleben).UnsererAnsicht nachtrif ft die häufigvertreteneAnsicht zu, daßesunmöglichist, phänomenalesBewußtseinempirischdirektzu erforschen.Diesfolgt schonperdefinitionemausderkognitionswis-senschaftlichenMethode:Empirisch erforschenkönnenwir psychologischeZuständenur, indem wir sie operationalisieren,entwederüber Verhalten,(neuro)physiologischeDatenoder verbaleReporte.In diesemSinne ist jeder wissenschaftlicheerforschbareBewußtseinszustandperdefinitionemZugangsbewußtsein.Darausfolgt aberweder, daßeskein phänomenalesBewußtseingibt, nochdaßempirischeForschungunskeineneueErkenntnisdarüberliefern könnte.Daseinzigewasdarausfolgt ist, daßwir phänomena-les Bewußtseinimmer nur indirekt erforschenkönnen,nämlichanhandseinerAuswir-kungen,unddaßwir theoretischeModellebrauchen,die empirischtestbareVorhersagenüber die Funktionen bewußter Prozesse erlauben.

Wir stellenErgebnisseauseinemExperimentvor, daszeigt,wie die bewußtebzw. unbe-wußteWahrnehmungeinesWortesdie neuronalenKorrelatesemantischerVerarbeitungverändert(Kiefer & Spitzer 2000). Die bewußte bzw. unbewußte Wahrnehmungdesprime-WorteswurdeüberdenverbalenErlebnisreportunddie Wiedererkennensleistungoperationalisiert.In einem Bahnungsexperiment mit einem 2x2-faktoriellen Design(maskiertes/unmaskiertesprime-Wort, kurzer/längererAbstand- SOA - zwischenprimeundtarget)konntenachgewiesenwerden,daßsowohl bewußtalsauchunbewußtwahrge-nommeneWörterBahnungseffekte im Verhaltenzeigen.EineN 400(elektrophysiologi-scher Marker für semantischeVerarbeitung)war sowohl bei maskiertem(unbewußtwahrgenommenen)als auch bei nicht maskiertem(bewußt wahrgenommenen)prime-Wort nachweisbar. AnhandderunterschiedlichenModulationderN 400bei unterschied-lich langerSOA konntedarüberhinausnachgewiesenwerden,daßsemantischeInforma-tion, die durchnicht bewußt wahrgenommeneWorte aktiviert wird, rascherzerfällt als


semantischeInformation,die durchbewußt wahrgenommeneWorteaktiviert wird. Dar-auslassensich zwei Schlußfolgerungenziehen:Erstensist die N 400 nicht, wie häufigbehauptet,ein Korrelat kontrollierter semantischerVerarbeitungsstrategien, sondernistauchbei „automatischer“semantischerVerarbeitungnachweisbar. Zweitens:Ein wesent-liches Kennzeichenbewußter Wahrnehmungbestehtdarin, daß aktivierte Informationüber einen längerenZeitraumaufrechterhaltenwird und für IntegrationsprozessezurVerfügung stehen kann.

BEWUSSTSEIN 6

Unintended saccades remain unconscious

Burkhart Fischer & Annette Mokler

Institut für Bioph ysik, AG Hir nforschung, Universität Freiburg

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This contribution reportsa new striking misperceptionassociatedwith involuntarysac-cadiceye movements:whensubjectsareinstructedto look to thesideoppositeto a sud-denlypresentedstimulus(antisaccadetask),they producecertainnumbersof involuntaryprosaccadesto thestimulusbeforethey move their eyesto theothersideby a correctivesaccadeof approximatelydoublesize.Whenasked to indicateat the endof eachtrialwhetherthey believedthatthey madesuchadetoursequenceof two saccades,it turnsoutthat on average50% of theseinvoluntarymovementsarenot available for report: theyremainunconscious.Theaveragesizeandcorrectiontime for recognizedprosaccadesisincreasedascomparedwith unrecognizedsaccades,while their reactiontimesare thesame.This shows that theperceptualframeis transformedin a way asif thecorrectsac-cadewasmadewithout a preceedingerror. Or: thesubjectperceives,whatshe/hewantedto do, not what she/he really did.

Whensequencesof pro- andantisaccadesaremadeby consciousdecisionthetime spentat the"wrong" sidewas222mscomparedto 95msfor unrecognizedand145msfor rec-ognizederror- correctiontime. This indicatesthat the fact that a saccadeis consciouslyplannedincreasesthe durationof the next fixation even against the consciousplan tospent no time at all at the stimulus.

Symposium: Farbwahrnehmung

38 Symposium: Farbwahrnehmung

FARBE 1

Genetic basis for color vision

Lindsay T. Sharpe

Forschungsstelle für Experimentelle OphthalmologieUniversitäts-Augenklinik Tübingen

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In my lecture,I will introducethemolecularstructureof thegenesencodingthehumanconephotopigmentsandtheir expressionin the photoreceptorcells. I will considertheconsequencesthatalterationsin thosegeneshaveuponthespectralsensitivity of thepho-topigments,theconephotoreceptormosaicandtheperceptualworldsof thecolournor-mal and color blind individuals who possessthem. High resolutionimages,obtainedfrom colour blind and colour normal subjects,will be shown of: (i) single hybridizedDNA fibrescarryingthehumanvisualpigmentgenearrayon theX-chromosome;(ii) theliving human retina; and (iii) the retinotopic organization of the visual receiving areas.

Symposium: Farbwahrnehmung 39

FARBE 2

Primate trichr omacy as an adaptation to frugivory

Misha Vorobyev

Institut für Neur obiologie, FU Berlin

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Mostmammalspossesstwo classesof cone,sensitive to shortandto longwavelengthsoflight, but Old World primateshave distinct mediumand long wavelengthclasses.Thesensitivities of theseconephotopigmentsarealike in all Old World primateswith peaksatabout440nm(S)533nm(M) and565nm(L). Thustheseparationof theSandM pig-mentsis 100nm,but of M andL pigmentsonly 30 nm.Unlike primates,thephotorecep-tor spectralsensitivities of animalssuchas bees,birds and fish are spaceduniformlyacrossthespectrum;anarrangementwhich maximizesthenumberof discriminablecol-ors. Perhapsthen,the overlappingsensitivities of primateL andM conesarenot idealfor color vision.Oneof thepossiblereasonfor theevolution andconservationof primatetrichromacy is thatcolorvision is aspecializationfor findingfood.Monkeys'dietsalmostalways include fruit and young leaves.To examinethe usefulnessof dichromaticandtrichromaticvision for finding fruit andidentifying fruit andleave we useda modelofretinal coding of naturalspectra.The model is basedon the assumptionthat color iscodedby opponentmechanisms,whoseaccuracy is limited by receptornoise.For identi-ficationtasksthedichromat'seye is almostasgoodastrichromat's,but thetrichromathasanadvantagefor detectingfruit againsta backgroundof leaves.Thebestpositionof theM pigment peak is 520 nm, somewhat below the natural value of 533 nm.


FARBE 3

Farbkonstanz in Licht und Schatten

Hans Irtel

Universität Mannheim

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In natürlichenSituationengibt es kaum Fälle, bei denennur eine einzigeLichtquellewirksamist. Ein lokalesFarbkonstanzproblementstehtetwa in Fällen,beidenenOberflä-chenin Schattenbereichenmit solchenin direkterBeleuchtungverglichenwerdenmüs-sen.Die BeleuchtungvonSchattenbereichenunterscheidetsichnichtnurdurchdieLicht-intensität, sondern auch durch ihre spektrale Zusammensetzungvon der direktenBeleuchtung.

EswerdenExperimenteberichtet,beidenendasAusmaßderFarbkonstanzgemessenundgeprüft wurde,ob die Urteile der Versuchspersonenauf der Invarianzvon Rezeptorsi-gnalkontrastenberuhenkönnen. Im Experimentwerden Oberflächenbei simulierter,direkterSonnenbeleuchtungund bei Schattenbeleuchtungverglichen.Aufgabeder Ver-suchspersonist derAbgleichzweierFarbfelder, soalsob siedie gleicheOberflächenbe-schaffenheithätten.Um zu prüfen,ob dasvisuelleSystemfür denAbgleichbei natürli-chen Licht-Schattenbedingungen,die im wesentlichenzu einer Gelb-Blau-Variationführen,bessergeeignetist als für andere,werdenauchLicht-Schatten-TransformationenaufderAchseRot-Grüngetestet.NebenderBeleuchtungsänderungwird untersucht,wel-chen Einfluß die Anzahl der sichtbaren Oberflächen- und Beleuchtungskonturen hat.

Die ErgebnissezeigenetwasbessereFarbkonstanzbei natürlichenLichtbedingungenalsbei künstlichen.Die Hypothese,daßdie Konstanzleistungdurch die VerarbeitungderKontrastevon Rezeptorsignalenbedingtist, kann nur für L- und M-Rezeptorenbelegtwerden.Die S-Rezeptorsignalezeigenstarke Abweichungenvon derHypothese.WederdieAnzahlderverfügbarenOberflächenkonturen,nochdiederBeleuchtungskonturenhateinenbedeutsamenEinflußauf die Konstanzleistung.Die Datendeutendaraufhin, daßin Situationenmit mehrerenBeleuchtungsquellenRezeptorsignalkontrastezwar alsGrundlage der Helligkeits- aber nicht der Farbartkonstanz in Frage kommen.

Symposium: Farbwahrnehmung 41

FARBE 4

Farbkonstanzin der Mondrian-W elt: Beleuchtungsanpassungbei verschiedenfarbigen umgebenden Objektoberflächen

Karl-Heinz Bäuml

Universität Regensburg, Institut für Psychologie

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FrühereForschungsarbeitenzur Farbkonstanzhabengezeigt,daßdie FarbeeinerTesto-berflächesowohl mit der Beleuchtungals auchmit denumgebendenObjektoberflächenin einerSzenevariiert. In einerSerievon Experimentenwurdeuntersucht,ob undinwie-weit identischeBeleuchtungsveränderungenbei verschiedenfarbigenObjektoberflächendieselbeBeleuchtungsanpassungim visuellen System erzeugen.Es wurden sowohlBeleuchtungswechselinnerhalb einer Situation (simultane Farbkonstanz), als auchBeleuchtungswechsel über Situationen hinweg (sukzessive Farbkonstanz) untersucht.

Auf einem kalibrierten Farbmonitor wurden Vpn SimulationenbeleuchteterObjekte(Mondriane)präsentiert.Als BeleuchtungenwurdensimulierteTageslichter, alsObjekto-berflächensimulierte Munsell-Papiereverwendet. Zur Untersuchungder sukzessivenFarbkonstanzwurdendenVpn gleichmäßigbeleuchteteOberflächenpräsentiertunddieVpn stelltenfür eineReihevon Beleuchtungenund umgebendeObjektoberflächeneineTestoberflächeso ein, daßsie ein bestimmtesfarblichesAussehenhatte.Zur Untersu-chungdersimultanenFarbkonstanzwurdendenVpn zwei identischeMondrianeneben-einanderpräsentiert:ein Mondrian unter einer Standardbeleuchtung,der andereuntereinerTestbeleuchtung.FürmehrereumgebendeObjektoberflächenstelltendieVpn dabeieinAbgleichsfeldunterderTestbeleuchtungsoein,daßentwederFarbton,SättigungundHelligkeit identischzum Testfeld unter der Standardbeleuchtungwaren ("appearancematch")oder, daßessoaussahalswäreesausdemselbenStückPapiergeschnittenwiedas Testfeld unter der Standardbeleuchtung ("surface color match").

In beidenFarbkonstanzsituationenund für beideArten von FarbabgleichenzeigtendieEinstellungender Vpn Effekte der Beleuchtungund der Objektoberflächen.Zwar vari-iertedie Beleuchtungsanpassungmit denumgebendenObjektoberflächenin einerSzene,jedochnur in sehrgeringemAusmaß. DieseErgebnisselegennahe, daß,zumindestinden hier untersuchtenSituationen,umgebendeObjektoberflächennur einen geringenEinfluß auf die Beleuchtungsanpassung des visuellen Systems haben.


FARBE 5

Retinale und kortikale Beiträge zuFarbadaptation und Farbkonstanz

Karl Gegenfurtner

MPI für biologische Kybernetik, Tübingen

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Unter Farbkonstanzverstehtman die Fähigkeit des visuellenSystems,die FarbevonObjektenalsrelativ konstantuntersichveränderndenBeleuchtungsbedingungenwahrzu-nehmen.Obwohl es verschiedenenModelle gibt, die theoretischrelativ gute Farbkon-stanzleistungenerzielenkönnen,ist bisherimmernochunklar, obFarbkonstanzbereitsinretinalen Schaltkreisen erreicht wird, oder ob dazu kortikale Mechanismen nötig sind.

Wenn farbigeReizevon großenfarbigenFlächenumgebenwerden,dannhabendieseUmfeldreizeenormenEinfluß nicht nur auf die Farberscheinung,sondernauchauf dieUnterscheidbarkeit. In Experimentenmit schnellenUmfeldänderungenkonntenwir dreiProzessemit underschiedlichenZeitkonstantenidentifizieren.Ein langsamerProzessmiteinerHalbwertszeitvon ca.30 s undein schnellererProzessmit einerHalbwertszeitvon50-100ms tratensowohl bei FarberscheinungundFarbunterscheidungauf. Der schnell-steProzessjedoch,derca.70%dergesamtenFarbänderungbei BeleuchtungswechselnerklärteundeineHalbwertszeitvonwenigerals20mshatte,trat nurbeiderFarberschei-nung auf. Daher muss dieser Prozess,der wohl auf globale Reiz-Umfeld-kontrastezurückgeht,auf einerspäterenVerarbeitungsebenestattfindenals die langsameren.MitanderenWorten, die Bestimmungder Farberscheinungfindet erst nachder Farbunter-scheidungstatt.Der Einflußvon Beleuchtungsänderungenwird alsoauf einerkortikalenEbene korrigiert.

DieseErgebnissestehenim Einklang mit Untersuchungenan Patientenmit kortikalenHirnläsionen(Rüttigeret al., 1999). In dieserStudiefandenwir Patienten,die ein selek-tivesDefizit für FarbkonstanzbeiunbeeinträchtigterFarbunterscheidungaufwiesen.DreidieserPatienten hattenLäsionenin einemBereichdesTemporalkortex, derbishernichtmit Farbwahrnehmung in Verbindung gebracht wurde.

DieseErgebnissebelegen,daßFarbkonstanzleistungenin ersterLinie von spezialisiertenkortikalenMechanismenerbrachtwerden,unddaßdieseMechanismenunabhängigvonanderen Farbwahrnehmungsleistungen sind.

Rüttiger, L., Braun, D.I., Gegenfurtner, K.R., Petersen, D., Schönle, P. & Sharpe, L.T. (1999) Selec-tivecolourconstancy deficitsafterunlilateralbrainlesions.Journalof Neuroscience,19,3094-3106.

Postersitzung: Farbwahrnehmung

44 Postersitzung: Farbwahrnehmung

FARBE 1

Color as feature in recognition of objectsand in episodic recognition

Hubert D. Zimmer & Astrid Steiner

Saarland University

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In former researchthe influenceof color on performancesin explicit andimplicit mem-ory taskswassmall.In episodictaskscolorwasnot rememberedexceptsubjectswereex-plicitly instructedto doso,andin implicit tasks(objectrecognition)changingcolor fromstudyto testdid not reducethesizeof therepetitioneffect. It wasconcludedthatcolor isneitherautomaticallyencodednor it is usedin objectrecognition.However, acloserlookat the experimentsrevealsthat this might be an artifact of the experimentalprocedures.Themanipulationof color wassmallbecauseonly coloredline drawingswereused,andsubjectscouldeasilysolve thetaskon thebasisof edgebasedinformation.We thereforeran a new series of experiments in which we enhanced the color manipulation.

We usedmultiple coloreddrawingsof objectsin differentexplicit andimplicit tasks.Asexplicit testwe realizedanold-new decisiontask.Subjectsstudiedobjectswith or with-out knowledgeon the relevanceof color, andlater they saw new andold objectswhichwerepresentedin the samecolorsor in differentcolorsasduring study. They werere-quiredeitherto recognizethecolorsof old objects(explicit episodiccolormemory)or torecognizeold objectsignoring color changes(indirect episodiccolor memory).As im-plicit taskwe realizeda word-picturematchingtask.Again, thepictureswerepartly newandpartly old, andthelatterwereeitherin thesameor in a differentcolorsasin thefirstpresentation.Additionally, wedid anumberof manipulationsto increasetheinfluenceofcolor on object recognition.We usedblurred pictures,we superimposeda black-andwhitemaskwhichpartlyoccludedtheobject,weusedliving objectsandnamesonasub-basic level, and we used objects which had prototypical colors.

In all explicit recognitiontestswith multiple coloredobjectswe obtainedeffectsof colorchangeswhich were independentof the intention to memorizecolors. In contrastwithline drawings thecolor effectswereminimal, andthey dependedon the intentionto en-codethe color. With theseline drawings color waspracticallynot rememberedin inci-dentaltasks.However, for implicit memorytasksintroducingmultiplecolorswasnotsuf-ficient. We alwaysobserveda repetitioneffect. This effect wasindependentof changingcolorsfrom studyto test,eventhoughperceptualrecognitionwasmoredifficult andeventhoughthe contribution of edgebasedinformationwas reducedand the importanceofcolorwasenhanced.In theobjectrecognitiontask,changingcoloronly reducedtherepe-tition effect if the objects were associated with specific colors.

If objectsaredepictedasoutlinefigureswith coloredlines,color is not encodedbecauseit is only a featureof themediumto depicttheobject.However, if objectspartshavemul-tiple colors,color is perceived as a featureof the object and it is automaticallyrepre-sentedin theperceptualrecordof the item.This episodicrecord,however, is not usedinobjectrecognition,which is basedon a differentrepresentationusingedgebasedinfor-mation. Only if the objects are associated with prototypical colors, color is processed.

Postersitzung: Farbwahrnehmung 45

FARBE 2

A color indexing system based on perception (CISBOP)

Dirk Neumann & Karl R. Gegenfurtner


dirk@k yb.tuebingen.mpg.de

Color is animportantfeaturefor searchinglargedatabasesof images,sinceit is invariantwith respectto cameraposition,objectorientationandsize,andpartialocclusion.Therearecurrentlymany color-basedimageindexing systems(e.g.Flickneretal.,1995),whichall basicallywork by building color histogramsin RGB space.Our goalwasto constructacolor-indexing systembasedontheknown propertiesof thehumancolorvisionsystem.

Our imageswerechosenfrom a largecommerciallyavailable(COREL) imagedatabaseconsistingof 60.000digitizedphotographs.For eachimage,we buildt a color histogramby convertingtheRGB triplets for eachpixel into color-opponentcoordinates.Theselu-minance,red-green,andyellow-bluecoordinatescorrespondto thecolordirectionsfoundin humancolor vision (Krauskopf, Williams & Heeley, 1982).Luminancewasaveragedfor eachcolor value,andtheresultingcolor circle wassplit into 127segments.Thecate-gorieswereconstructedso that the numberof huecategoriesincreasedwith increasingsaturation.Six differentringswereusedfor saturation,with theradiusdoublingassatura-tion increases.Thus,thereis little discriminationof huesfor unsaturatedcolors,whereasthereare 64 different huesat the most saturatedlevel. Two different histogramswerebuilt, oneusingthefrequencieswith which thedifferentcolorsoccurred,andanotheronethat used the average luminance level of each color segment.

We useda query-by-examplestragey for searching.Several differentdistancemeasureswereevaluatedby askinghumanobserversto make similarity judgments.For most im-ages,thissearch,basedoncoloronly, resultsin imagesthatareperceptuallyandoftense-mantically similar to the target image.

Krauskopf, J., Williams. D. R. and Heeley, D. W. (1982) Cardinal directions of color space. VisionResearch, 22, 1123-1131.

Flickner, M. et al. (1995) Query by image and video content - the QBIC system. Computer, 28, 23-32.


FARBE 3

FMRI Studie zur Untersuchung farbiger Nachbilder

Christina K onen, Raimund Kleiser, Hans-Joachim Freund & Petra Stoerig

Physiologische Psychologie II, Heinrich Heine Universität Düsseldorf

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In psychophysischenExperimentenkonntenwir interessanteBeobachtungennachderDarbietungbunterKreisemachen,die nicht einfachdurchAdaptationder spezifischenFarbrezeptorenerklärtwerdenkönnen.Wennein einfacherroteroderblauergroßerrun-der Reiz auf schwarzem Hintergrund für 20-30 Sekundenfixiert wird und danacherlischt,siehtderBetrachterin dendarauffolgenden30-60Sekundenein Nachbild.DasNachbildzeigteinekonzentrischedynamischeKomponente,die sichübereinigeSekun-denausbildet,undwird von einerhellenAura umgeben.Bei einemrotenReizerscheintdasNachbildmeistblau oderschwarz, bei einemblauenReiz rot-braunoderschwarz.Hier untersuchtenwir, inwieweit die Nachbilderein vergleichbaresAktivationsmusterindenfarbspezifischenArealenhervorrufenwie die Stimuli. KannderEindruckderDyna-mik desNachbildesin bewegungsspezifischenArealennachgewiesenwerdenundinwie-weit sindnochweitereArealebeiderEntstehungderNachbilderbeteiligt?Mit einem1,5TeslaSiemensScannerwurdenhochaufgelösteanatomische(T1 gewichtet, 1x1x1mm)und funktionelle Aufnahmen(EPI Sequenzen,16 Schichten,Voxelgröße3x3x3mm,TR=3s, TE=66ms,Flipwinkel=90˚) gemacht.Acht Versuchspersonennahmenan denpsychophysischenund funktionellenMessungenteil. Der Ablauf bestandausFixations-periodenund der wiederholtenDarbietung(24x) eines6 deg großenrotenoderblauenKreises(Darbietungszeitd=21s)mit anschließenderNachbildphase(d=42s).Die StimuliwurdenübereineRückprojektionswanddargeboten.Die Ergebnissezeigen,dasssowohlwährendderStimulusdarbietungalsauchwährenddesNachbildeseineerhöhteAktivitätdes“Farbcortex” im occipitotemporalenGyrusvorliegt. DazukonnteaucheineerhöhteAktivität in zusätzlichenHirnarealeninsbesonderein hMT+ währendderNachbildphasenachgewiesenwerden.Die nur im NachbildwahrgenommeneDynamikläßtsichalsomiteiner Aktivierung im Bewegungscortex korrelieren.


FARBE 4

Comparing color representation in monkey primary visualcortex with human color perception

Thomas Wachtler, Terrence J. Sejnowski & Thomas D. Albright

Uni Freiburg, Institut für Biologie III

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Colorvision is anintensively studiedfield, but theneuralprocessesunderlyingcolorper-ceptionarelargely unknown. The goal of this studywasto investigatehow stimuli thatarecommonlyusedin psychophysicalexperimentsoncolorperceptionarerepresentedinprimary visual cortex.

We recordedthe responsesof singleunits in V1 of awake, fixating macaquemonkeys.Stimuli weresquaresof 2˚-4.5˚sizeanddifferentcolors,presentedfor 500mson back-groundsof differentchromaticities.In addition,2˚ coloredsquaresof thesamechroma-ticity as the stimuluscould be displayedremotely, several degreesfrom the receptivefield.

A large variety of chromatictuning characteristicswasobserved. In almostall neurons,the tuning was alteredon chromaticbackgroundscomparedto responseson a neutralgray background.The effect of the backgroundwasoften very specificand influencedonly theresponseto colorssimilar to thebackgroundcolor. With respectto a color con-stancy measurebasedon coneratios,theseresponsechangescorrespondedto anaveragedegreeof color constancy of 0.7 (+/-0.3).This matchedquantitatively theperceptualef-fectof thebackgroundin humancolorvision thatwehadfoundin psychophysicalexper-imentsundersimilar stimulusconditions.Likewise, remotecolor patcheshadan influ-enceon the neuralresponsesthat was comparableto their perceptualeffect. However,this influencewaslimited to a separationof thepatchesfrom thereceptive field of up tosix degrees.In humans,we hadshown non-localeffectsrangingover morethan10 de-grees.

The finding that the strength,but not the spatialrangeof chromaticinteractionsin pri-maryvisual cortex is comparableto humanperceptionsuggestsa hierarchicalorganiza-tion of color processing,with increasingextentandcomplexity of interactionsin succes-sive stages.


FARBE 5

Influence of scene statistics on color constancy

Jürgen Golz & Donald I. A. MacLeod

Christian-Albr echts-Universität zu Kiel, Institut für Psychologie

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Whentheilluminationchangesfrom white to chromatic,statisticsotherthanthemeanofthechromaticityin a scenecanchangein a characteristicway. In particular, thecorrela-tion betweenchromaticityandluminancecouldprovide a signedcue,which enablesthevisualsystemto evaluatewhetheranimbalancein chromaticityis dueto achromaticillu-minationor to apredominanceof surfaceswith thischromaticity. If, for example,theillu-minationgetsmorereddish,thereddishpatchesin ascenegetlighter relative to theothercolors; this resultsin a positive correlationbetweenrednessand luminancewithin thescene.We testedwhetherthisparametersandotherhighorderscenestatisticshaveanin-fluence on color constancy in complex displays.

We usedsurroundsconsistingof a randomspatialstructureof overlappingcirclesof afixed diameter(MausfeldandAndres,ECVP 1998).For a given condition,the chroma-ticity andluminancevaluesfor thesurroundingcircleswerechosento achieve a certainhigh order scene statistic value. Subjects set a center test spot to achromatic gray.

We founda smalleffect for correlationbetweenchromaticityandluminance.For exam-ple, if the surroundhada positive correlationbetweenrednessand luminance,a morereddishchromaticitywasrequiredto make the testfield subjectively achromatic.This istheresultexpectedif theobserver infersamorereddishillumination in thecaseof highercorrelation values.

Theexistenceof this effect of high orderstatistics,andits smallsize,arebothconsistentwith simulationsthatwe have run usingnaturalimages:thesimulationsshow that thesestatistics are of very limited value in diagnosing the illuminant color for natural scenes.


FARBE 6

Beitrag der Zapfen zur Farbkonstanz

Oliver Rinner & Karl R. Gegenfurtner

Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, Tübingen

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Farbkonstanzist die wahrgenommeneKonstanzder FarberscheinunguntervariierendenBeleuchtungsbedingungen.Änderungen der Lichtquelle werden kompensiert; dieObjektfarben ändern sich scheinbarkaum. VerschiedeneMechanismenwerden alsGrundlagediesesPhänomensdiskutiert. Nach dem Zapfenskalierungsmodellwird dieZapfenerregung bei Beleuchtungsänderungdurch lokale Adaptation normalisiert unddadurchkonstantgehalten.Im Model von FosterundNascimentoist die räumlicheKor-relation der Zapfenerregung unter BeleuchtungswechseldasKonstanzsignal:Bei einerBeleuchtungsänderungbleibt die Rangfolgeder Zapfenerregungder einzelnenObjekteerhalten.

Durch Messungder zeitlichenEntwicklung von Farbkonstanzunter Bedingungenmiträumlich korreliertenversusdekorreliertenÄnderungender Reizchromatizitätenunter-suchten wir den Beitrag von Zapfenmechanismenzur Farbkonstanz bei schnellenBeleuchtungswechseln.

Die Versuchspersonenadaptiertenauf einenHintergrund, der auseinemMonitor undeiner45x64GradgroßenhomogenenWandaufgebautwar, die mit computergesteuertenLeuchtstofflampenbeleuchtetwurde. Auf dem Monitor wurden400 Farbchipsdarge-stellt, derenChromatizitätentsprechendder Hintergrundbeleuchtungsimuliert wurde.NachvollständigerAdaptationwechseltedie Hintergrundbeleuchtungunddie Chromati-zitätderFarbchipsentlangderkardinalenrot-grün(L-M) Achse.25msund250msnachWechselder Adaptationsbedingungwurdeein Testreizdargeboten.Durch Grauwertein-stellung konnte die Farbkonstanz zu diesen Zeitpunkten bestimmt werden.

Der Wechselder Beleuchtungsbedingungenerfolgtekorreliert oderunkorreliert. In derkorreliertenBedingungwurdedie ChromatizitätjedesFarbchipsentsprechendderneuenBeleuchtungsimuliert. In der unkorreliertenBedingungändertesich zwar die mittlereChromatizität der Farbchips, doch die Farben wurden zufällig den Chips zugeordnet.

Wir fandeneinen schnellenMechanismus,der nach 25ms Adaptation auf die neueBeleuchtungsbedingungüber 50% der Farbkonstanzerklärt, die nach vollständigerAdaptationerreichtwird. DieserZeitverlauf ist schnellerals alle bekanntenadaptivenProzessedesZapfensystems.Die KorrelationderZapfenerregungunterBeleuchtungsän-derungen hatte keinen Einfluß auf diesen schnellen Mechanismus der Farbkonstanz.

Wir schließenaus diesenErgebnissen,daß ein großerAnteil der Farbkonstanznichtdurch lokale Zapfenprozessesonderndurch globalereEigenschaftenvon beleuchtetenSzenen erklärt werden muß.


FARBE 7

Detection of isoluminant stimuli and isoluminant induction

Harald Teufel & Christian Wehrhahn

MPI für biologische Kybernetik Spemannstrasse 38, 72076 Tübingen

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Chromaticadaptationandinductionareusuallydescribedby two-processmodels(Ware& Cowan,1982).At the initial stageof thesemodels,the sensitivities of the threeconetypesareadjusted(von Kries, 1905).Accordingto a morerecentinvestigation,adapta-tion may be explainedby just thesegain changes(Chichilnisky & Wandell,1995).Thesecondstageof thesemodelsconsistsof mutuallyinhibitory interactionswithin thechro-matic mechanisms.

By useof heterochromaticflicker photometryanddetectionexperimentsa specialcolormetric is developed:stimuli of equalbrightnesswith an amplitudeat 5-fold detectionthresholdto thewhite point in thecenterof conecontrastspacearespecifiedby onepa-rameter, their azimuth.At detectionthreshold,thethreeconecontrastsandalsotheexci-tationsof thechromaticmechanismsaresinusoidalfunctionsof this azimuth.The threeconecontrastfunctionsyield zero-crossingsat differentanglesandso do the chromaticmechanisms.Usingan infield-surroundstimulusthis phaseinformationallows to distin-guishbetweengain changesat the receptorsandopponentinteractionswithin the chro-matic mechanisms.

S-conesarefoundto influencebrightnessandred-greendetection.Binocularpresentationof the infield-surroundstimulusrevealsthatchromaticinductionis mediatedby interac-tions within the opponentchromaticmechanisms.No adaptationalcomponentsare re-quired to explain the binocularresults.Dichoptic presentationrevealsglobal gain con-trols at the receptorlevel in addition to the local opponentinteractionsobtainedin thebinocular experiments.

E-J Chichilnisky, B. A. Wandell, "Photoreceptor sensitivity changes explain color appearance shiftsinducedby largeuniformbackgroundsin dichopticmatching,"VisionRes.35,239-254(1995).

Von Kries, "Die Gesichtsempfindungen," in W. Nagel (Ed.), Handbuch der Physiologie des Men-schen, vol. 3, 109-279 (Vieweg und Sohn, Braunschweig 1905).

C. Ware, W. B. Cowan, "Changes in perceived color due to chromatic interactions," Vision Res. 22,1353-1362 (1982).


FARBE 8

Farbdiskrimination bei Tauben mitApomorphin als Verstärker

Sabine Keller & Juan D. Delius

Universität Konstanz, Allgemeine Psychologie

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Der DopaminagonistApomorphin(Apo) löst bei TaubenPickenaus.Apo wirkt alsVer-stärker undesist schonmehrfacheinemit Apo konditioniertePlatzpräferenznachgewie-sen worden. In diesem Versuch wird untersucht,ob sich Tauben mittels Apo aufbestimmtefarbigeStimuli konditionierenlassen.DasExperimentssoll auchklären,obesmöglich ist, eine einmal erfolgte Konditionierung auf eine andere Farbe umzukehren.

Um natürlicheFarbpräferenzenauszuschließen,wurdenin einemVorversuch2 Farbenermittelt,die von denTaubenunterApoeinflußgleichermaßenangepicktwerden.DannwurdenTaubendaraufkonditioniert,jeweils einedieserbeidenFarbenanzupicken.DazuwurdensienachInjektion von Apo in Versuchskäfigegesetzt,derenWändemit Punktenbzw Dreiecken in der entsprechendenFarbebeklebtwaren.Nach5 Trainingseinheitenmit einerFarbewurdediePickreaktionderTaubennachApoinjektionin einemKäfig mitbeidenFarbenzur Auswahl getestet.Um eineFremdvermeidungzu verhindern,wurdendieTaubenvorherauchmit erzweitenFarbebekanntgemacht.NacheinerweiterenTrai-ningseinheitwurdederselbeAuswahltestals Kontrolle wiederholt,diesmaljedochnachphysiologischerKochsalzlösung(Sal) Gabe.Im zweitenTeil desExperimentswurdendieselbenTaubenauf die jeweils andereFarbekonditioniert,die siebishernur unterSalerfahrenhatte.Auch hier wurdedannbeobachtet,welcheFarbevon beidenin Auswahlbevorzugt angepickt wurde.

Im Vorversuchzeigtensich deutlichespontaneFarbpräferenzen.Nach mehrerenVer-suchdurchgängenfandensich zwei Farben,die unter Apo gegenüberanderenFarbengleichstarkpräferiertwurden:rot aufschwarzemHintergrundundgrünaufweissemHin-tergrund.Im 1. Teil desHauptexperimentswurdenunterApoeinflußüber99%derPickerauf die jeweils konditionierteFarbegerichtet,unterSalinlösungüber94%, d.h. die aufrot trainiertenTaubenbevorzugteim AuswahlverfahrenroteStimuli undumgekehrt. ImzweitenTeil - nachKonditionierungauf die andereFarbe- wurdennachInjektion vonApo ca.78%derPickeraufdiekonditionierteFarbegerichtet,nacheinemweiterenTrai-ningstag und Injektion von Sal über 94%.

TaubenzeigennatürlicheFarbpräferenzenfür bestimmteFarbenin Abhängigkeit vomHintergrund.Dabeikönntedie Helligkeit derFarbeeineRolle spielen,die Form derfar-bigenStimuli jedochnicht. Eine Konditionierungauf visuelleStimuli mit Apo als Ver-stärker lässtsich effizient durchführen,schonmit 5 Trainingssitzungen.Die konditio-niertePräferenzzeigtesichsowohl nachApo alsauchnachSalInjektion.Esist dasersteMal, daß bei drogeninduziertemLernen eine dermaßenpräzise Reizunterscheidungdemonstriertwerdenkonnte.AucheineUmkehrderKonditionierungist möglich,eshan-delt sich alsonicht um prägungsähnlichesLernen.Hier zeigtesich jedoch,dasfür dieUmkehrungdesErlerntenmehr Trainingseinheitennötig sind, da daszuerstkonditio-nierte erst gelöscht werden muss.


FARBE 9

Farbausbreitung von der Kontur auf die Fläche

Lothar Spillmann, B. Pinna & G. Brelstaff

AG Hir nforschung, Universität Freiburg

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Es soll die Ausdehnungund subjektive Stärke assimilativer Farbausbreitungbestimmtwerden,dievoneinerdünnenKonturaufdieangrenzendeFlächeausgeht.UnterwelchenBedingungen wird eine einheitliche Einfüllung beobachtet?

Die Versuchspersonenbeschreibendie Farbtönung,die von einerfarbigenLinie erzeugtwird, welcheeineschwarze(oderandersfarbige)Grenzeflankiert.Die subjektive StärkedieserVerfärbung wird als FunktiondesanschaulichenFarbunterschiedeszwischendenbeiden Linien bestimmt.

EineroteflankierendeLinie, die eineunregelmäßigeweißeFlächeumgibt, induziertaufdieserFlächeeinenzartenrötlichenFarbeindruck.Gelbe,grüneundblaueFlächenkön-nenauf die gleicheWeiseerzeugtwerden.Der Effekt ist am stärksten,wenndie Breiteder induzierendenLinie etwa 6 Bogenminutenbeträgt;er nimmt unterhellemLicht ab,ebensowenn die begrenzendeund die induzierendeLinie eine ähnlicheLeuchtdichtebesitzen.DerEffekt ist schwächer, wenndiedurchgezogenenLinien durchschwarzeundfarbigePunktekettenersetztwerden.Dies ist ein Hinweis darauf,daßdie Farbausbrei-tung lokal beginnt und sich danach auf eine größere Fläche global ausbreitet.

Die hierbeschriebeneassimilativeFarbausbreitungentstehtvermutlichin zweiSchritten:1. LateraleHemmungzwischenverschiedenstark aktivierten Kantendetektorenführtdazu,daßdie farbigeLinie durchdie schwarzeLinie geschwächtwird undanderKante“ausblutet”(lokaleDiffusion).2. DieseungesättigteFarbediffundiertin dieangrenzendeweißeFlächehineinundfüllt sieeinheitlichaus(globaleDiffusion).Die Farbausbreitungbewirkt zweierlei: Zum einenverstärktsie die Figur-Grund Gliederung,indem sie daseingeschlosseneGebietdurch die Einfüllung mit Farbevom Hintergrund abhebt;zumanderenverstärktsiedie anschaulicheGruppierungzwischenunverbundenenReizkontu-ren, indemsie denZwischenraumfarbig ausfüllt. DiesesPhänomenerfordertzu seinerErklärung einen neuronalenMechanismus,der mittels homogenerFarbausbreitungsowohl die anschaulicheKohärenzeinerFlächeals auchdie Zusammengehörigkeit vonKonturen fördert.


FARBE 10

Ist Neon Color Spreading ein Transparenzeffekt?

Vebjörn Ekroll & Franz Faul

Institut für Psychologie, Universität Kiel

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In sog.Dynamic-Color-Spreading(DCS)Displays(Ciceroneet.al, 1995)tritt perzeptuellnebeneiner“Farbdiffusion” aucheinTransparenzeindruckauf.VonverschiedenenAuto-ren (z.B. Anderson1997,Bressan1993)wurdedeshalbvermutet,daßdieserEffekt, dersich ähnlichin vielen anderenKonfigurationenzeigt,wie z. B der van Tuijl-TäuschungoderderEhrensteinfigur, im GrundeeinTransparenzphänomendarstellt.Alle dieseReizeweisendrei anhandderFarbeunterscheidbareElementeauf: die Hintergrund-,die indu-zierendenund die diffundierendenElemente.Obwohl dasempirischbewährteTranspa-renzmodellvon Metelli (1970)vier Farbenvoraussetzt,läßtessichauchauf die genann-ten Konfigurationenanwenden,wenn man sich auf die vier perzeptuellgegebenenRegionenbezieht.Handeltessichtatsächlichum einenTransparenzeffekt, sosolltenachdiesemModell der Effekt dannmaximalsein,wenndie Farbeder diffundierendenEle-mente(P)einekonvexeMischungderFarbevonHintergrund(A) undinduzierendenEle-menten(B) ist, d.h. wennP = mA+(1-m)B, mit 0<m<1.DieseVorhersagewurdeempi-risch überprüft.

Im erstenExperimentwurden achromatischeDCS-Konfigurationenverwendet.UnterverschiedenenLuminanzenvon Hintergrund und induzierendenElementenwurde derMischfaktorm in achtStufenim Intervall [-0.4,1.4]variiert.Die Vpn solltendieGütedesTransparenzeindrucksbeurteilen.Im zweiten Experimentwurden chromatischeDCS-Konfigurationendargeboten,bei denenjeweils die FarbedesHintergrundsundder indu-zierendenElementefestgelegt war. AufgabederVpn war esdabei,die Farbederdiffun-dierenden Elemente so einzustellen, daß der Transparenzeindruck maximal war.

Die DatendeserstenExperimenteszeigen,daßder Transparenzeffekt nur danneintritt,wennm modellkonform ist, d.h. zwischen0 und 1 liegt. Die Einstellungender Vpn imzweitenExperimentzeigen,daßKonfigurationen,bei denendie Farbeder diffundieren-den Elementeeine konvexe Mischungder Farbenvon Hintergrund und induzierendenElementen ist, einen optimalen Transparenzeindruck erzeugen.

Die Ergebnissezeigen,daßderVerlaufdesEffekts in DCS-KonfigurationendenVorher-sagendesüberprüftenTransparenzmodellsfolgt. Dies legt nahe,daßder beschriebeneDiffusionseffekt tatsächlich der in einem TransparenzmechanismusrekonstruiertenSchicht entspricht.

Anderson, B. L. (1997) A theory of illusory lightness and transparency in monocular and binocularimages: the role of contour junctions. Perception, 26, 419-452

Bressan,P. (1993)Revisitationof theluminanceconditionsfor theoccurenceof theachromaticneoncolor spreading illusion. Perception & Psychophysics, 54(1), 55-64

Cicerone,C. M., Hoffman,D. D., Gowdy, P. D. undKim, S.K. (1995)Theperceptionof color frommotion. Perception & Psychophysics, 57(6), 761-777


FARBE 11

On spatial neuronal color coding

Werner Backhaus

Department of Natural Sciences, University of Skövde, Sweden

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It wasshown in previous investigationsthat judgments(type I) in color discriminationandcolor similarity experimentsmostlikely rely exclusively on theelectricalexcitationsof therespective color opponentcoding(COC)neurons,whereasthejudgments(typeII)in color contentanalyticalexperimentsarerelatedto theamountsof theelementarycol-ors,i.e. red,green,blue,yellow, black,andwhite, which constituteour color sensations.It is expectedthatthejudgmentsof typeI areunconsciouslyandthejudgmentsof typeIIareconsciouslyperformed.Thecausalchainbetweenthetwo levelsof informationpro-cessingcanbeclosedby a "black box" with theelectricalexcitationsof thecolor oppo-nentcodingandspatialcodingneuronsastheinputandtheamountsof elementarycolorsandthepositionsof theresultingcolor sensationsastheoutput(seeBackhaus,1998).Inoderto finally identify the mechanismsin the "black box", the spatialpropertiesof theneuronalcolor codingsystemhave beenanalysednow in respectto theconstraintsfromconscious color perception as determined by introspection.

Spatialresolutionis minimal (ca. 40") whenthe foveaof the retina is stimulated.Thisresolutionmust be provided by the neuronalcoding systemto the entire three-dimen-sionalperceptualcolor spaceto accountfor any possibleeye movements.If a triplet ofCOC neuronswould codefor eachspotin the 3-D color space,about4 x 1012 neuronswouldbeneeded.Thisnumberwouldevenexceedthetotalnumberof neuronsin thecor-tex (5-100x 109). However, spatialcolor codingwith thesameresolutioncanberealizedwith only about7 x 108 neuronsby a two-dimensionalmatrixof four neuronsfor eachel-ementalcolor area,i.e. threeCOCneuronscodingfor color andonedepth-neuronwhichcodesfor thedistanceof eachelementalcolor area,from thecenterpoint. Furthermore,themostpuzzlingproblem of how COCneuronsmight codefor "no color at all" in the"transparent" parts of the perceptual color space, does not occur in this case.

Backhaus, W., 1998. Physiological and psychophysical simulations of color vision in humans andanimals. In: Color Vision - Perspectives from Different Disciplines, eds. W. Backhaus, R.Kliegl, J.S. Werner, pp. 45-77. De Gruyter, Berlin.


FARBE 12

Die räumlich-chromatische Sensitivität des visuellen Systems

Sophie M Würger

Keele University, U.K.

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Wir untersuchendie Empfindlichkeit desvisuellenSystemsbeim Menschenfür Reizemit verschiedenen räumlichen und chromatischen Eigenschaften.

Wir messendie Schwellenfür scharz-weisseund für rot-grüneReize. Die AufgabebestehtdarinkleineräumlichenOrientierungsunterschiedezu entdecken.Die Schwellenwerdenfür stationaereund für sich bewegendeReizegemessenund für verschiedenerüumliche Frequenzen.

Orientierungsschwellenfür stationäreReizesind sehrähnlich für schwarz-weisseundrot-grüneFarbmodulationen.Schwellenfür rot-grüneReizesteigenschnellermit wach-sender Bewegungsgeschwindingkeit als die Schwellen für schwarz-weissen Reize.

HoheBewegungsgeschwindigkeitenbeinträchtigendasräumlicheAuflösungsvermögendes ‘Rot-grün-Farbsystems’in einemstärkerenMaß als dasAuflösungsvermögendesLuminanz-Systems.DieserEffekt is besondersdeutlichfür niedrigeräumlicheFrequen-zen.


FARBE 13

Cone isolating multifocal ERGs

Johannes Albrecht, H. Jägle & L.T. Sharpe

Forschungsstelle für Experimentelle OphthalmologieUniversitäts-Augenklinik, Tübingen

jalbr [email protected]

To developproceduresfor recordingcone-isolatingmultifocal ERGresponsesin normalobservers and clinical patients.

TheVERIS system(Version3.1) wasusedin combinationwith silent substitutiontech-niquesto isolateresponsesfrom individual coneclassesin the humanmultifocal ERG.Thestimuli weregeneratedonaflat-screenSONYTrinitron monitor, with a resolutionof1026x 726pixels,at a 67 Hz framerate.CornealERGresponsesweremeasuredwith aDTL fiber electrode.The responseswereamplifiedandfiltered between3 - 10 Hz and100 Hz (GrassInstruments).37 locationswere stimulatedindependentlyand concur-rently in thevisualfield of view, which subtended58˚ x 50˚ at a viewing distanceof 32cm.TheERGresponsewassampledat 1072Hz. To minimizerod input,a high photopicambientilluminationwasmaintainedandthesubjectspupil wasmaximallydilatedby ap-plicationof amydriatic(0.5%tropicamide).TheStockman& Sharpe(1999)conefunda-mentalswereusedto generatethe cone-isolatingstimuli. Michelsoncontrastsof 46%,46% and 79% were achieved for the isolatedlong-wave (L-), middle-wave (M-) andshort-wave(S-)conestimuli, respectively. A posterioritime-varyingfiltering wasappliedto the recorded signals to remove noise from the signals.

ThecornealERGresponsesto thepureconemodulationstimuli wererecordedin normalobservers (L-, M- and S-cone),protanopes(M- and S-cone),deuteranopes(L- and S-cones)andblue-conemonochromats(S-cones).On average,themeasurementerrorwaslessthan10%and12%for theL- andM-coneisolatingstimuli, respectively. The laten-ciesfor theL- andM-coneresponsesin thecentralfoveawerec. 30 ms.They lengthenwith retinal eccentricity.

Thetopography of theL- andM-conesignalscanbemeasuredin bothcolor normalandcongenitalcolor-blind individuals, using multifocal ERG with cone-isolatingstimuli.However, the topography of the S-conesignalscannotbe easilymeasuredin blue-conemonochromatsor normalobservers,evenafterapplyingaposteriorisignalfiltering to themultifocal ERG signals.To obtainrobust S-coneresponses,additionalchromaticback-groundadaptation,selective bleachingor high intensity SLO lasertechniquesmust beadopted.


FARBE 14

Augenunterschiede beim haploskopischen Farbabgleich

Eike Richter, Daniel Wollschläger & Johannes Andres

Institut für Psychologie, Universität Kiel

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Forschungenzu verschiedenenPhänomenendes Farbensehens,vor allem aber imZusammenhangmit VergleichenvonReizenbeiunterschiedlichenAdaptationszuständenderAugen,wurdenin derVergangenheitoft mit haploskopischenDarbietungendurchge-führt. Augenunterschiedewurdendabeihäufigals vernachlässigbareGrößeaußerAchtgelassen,obwohl zahlreicheBefunde nahelegen, dasssie angemessenberücksichtigtwerdensollten,odersie wurdenin inadäquaterWeiseeinbezogen.Im RahmenunsererUntersuchungen,die sich dersog.haploscopicallysuperimposeddisplays(HSD) bedie-nen,tauchtenundieFrageauf, in welcherFormAugenunterschiedein dieModellbildungEingang finden müssen.

An einer haploskopischenUmsetzungdes klassischen2˚-Paradigmasmit geeigneten,unproblematischenFusionshilfenwurden mehrerenVersuchspersonenunter KontrollemöglicherUnterschiededer DarbietungsapparateAbgleichsreizevorgegeben.Die Auf-gabeder Vpn bestanddarin,perzeptuelleGleichheitder Farbender Kreishälftenherzu-stellen.Dabeiwurdenzwei derVpn einereingehenderenUntersuchungmit einergröße-ren Zahl an Messwiederholungenunterzogen,um eine genauereBeschreibung desAbgleichsverhaltens zu ermöglichen.

EszeigtensichzumTeil substantielleAbweichungenvondemEinstellungsverhalten,dasman bei gleicher Reizverarbeitungin beidenAugen erwarten würde. Bei den beidengenaueruntersuchtenPersonenließ sichdasEinstellungsverhaltengut durchein Modellbeschreiben,bei demder eingestellteReiz einelineareFunktiondesvorgegebenenwar.Die Verwendungvon Monitorenmit ihren dreidimensionalenLichterräumenerlaubtes,dieseFunktiontheoretischalsausKorrekturgliedernfür die beidenAugenzusammenge-setzt aufzufassen.

Die Ergebnissezeigen,dassAugenunterschiedebeihaploskopischenDarbietungenunbe-dingtberücksichtigtwerdenmüssen.Die KenntnisundVerwendungderKorrekturgliedererweistsich als eineVoraussetzungdafür, dasAbgleichsverhaltenauchin komplexerenhaploskopischen Reizsituationen in theoretisch befriedigender Weise zu beschreiben.


FARBE 15

Perzeptive spektrale Dimensionszahlvon Objektfarben in einer Szene

Vitali Gavrik

Laboratory f or Image Theory, Köln

gavrik@metr onet.de

Die blau-gelbeGegenfarbentrennung,die für ein Zusammenwirken von drei Zapfensig-nalen in extra-rezeptorischenNervenstrukturenerklärtwird, ist mit ihrer Unabhängigkeitvon grün-roter Gegenfarbentrennung in verschiedenenSeherscheinungenunvereinbarund kann offensichtlich die spektrale Dimensionszahl von Objektfarben unterschätzen(Gavrik 1999,Proc.IJCNN,Washington, S.1.3,#719;Proc.Intl. Conf. Digital Printing,Orlando, 331-333).Die modernenbildendenSystemekönnendie Übergabevon komple-mentärenbläulich-grünen(~490-500nm) undpurpurrotenFarbenohneVerschlimmerungvon 'Grundfarben'(etwa 450-nmBlau,550-nmGelbgrünund650-nmRot) nicht verbes-sern, bis noch ein spektraler Kanal sogar teilweise zur Verfügung steht.

Der einphotopigmentischeoptischeMechanismusvon intra-rezeptorischerGegenfarben-trennung(Gavrik 1998,Perception,v.27S,171)ist mit Ausnutzungvon präzisiertenrela-tivenLängenvon anatomischunterschiedlichenFuß-undHauptanteiledesAußenglieds,AbsorptionsspektrenundLebenszeitenvon PhotoproduktenRhodopsinsin denStäbchenunddesiodopsin-ähnlichenPhotopigmentsin denZapfen mathematischmodelliertwor-den.

Die Differenzder relativen partiellenEmpfindlichkeitsspektrenvon einemAußengliedhatstabilepositive undnegative Bereiche,nachdemdie langlebigenPhotoproduktesichausreichendbeimTagessehenaufgehäufthaben.Die Wellenlängenbereichefür denZap-fenunddasStäbchenstimmensichmit denenvonGegenfarbendergrün-rotenbzw. blau-gelbenDichromasienüberein. Sie kontrollierenvier Grundfarbtöne,die vom normalenBeobachter an dendichromatischen'grauen'Wellenlängen(460-nmblau,495-nmbläu-lich-grün, und 575-nmgelb) und dannnachder Empfindlichkeitsgrenzeder Stäbchen(650-nmrot) unvermischtgesehenwerdenkönnen.Die Bereichesind400-495oder495-650 nm für die blauebzw. gelbeEmpfindung,die von denStäbchenproduziert ist, und460-575nm oderein komplexer Bereichvon 400-460und575-750nm für die bläulich-grünebzw. roteEmpfindungvon denZapfen.EinekolorimetrischeLochfarbeist dreidi-mensional, weil ihr Chroma von einer Differenz der partiellenEmpfindlichkeiten vomZapfen und einerDifferenzvom Stäbchen,dannaberihre Helligkeit von einerSummeder partiellen Empfindlichkeiten bestimmt sind.

Die drei üblichenSpektralkanälegarantierenpräziseÜbergabenur einemderObjektfar-ben (z.B., fleischfarben)von Naturszeneoder virtueller Realität,währenddie übrigenmehroderwenigerverändertwerden.Die vorgeschlageneRealisierungdesHeringschenPrinzips von intra-rezeptorischer Gegenfarbentrennung ist von Unstimmigkeiten desDreizapfenmodels frei und bestimmt vier Empfindlichkeitsbereichemit entsprechendenGrundfarbenempfindungen,die eineganzeperzeptive Vielfalt von Objektfarbenin einerSzene gleichzeitig und präzis kontrollieren können.


FARBE 16

Die Körnerschichten der invertierten Retina können alsdiffrakti ve 3D-Phasengitter durch trichr omatische Resonanz

mit der Beleuchtungdie adaptivenFarbkonstanzleistungenimmenschlichen Sehen gewährleisten

Norbert Lauinger

CORRSYS GmbH und Institut für Optosensorik, Wetzlar

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Betrachtetman die Körnerschichtender Retinaals diffraktive 3D-Phasengitter, die alsbildvorverarbeitende,dichtestgepackteKern-Mantel-Strukturenden Photorezeptorenlichtwärtsvorgelagertsind,soresultierenin derv.Laue-Gleichungder3D-GitteroptikbeisenkrechtemEinfall weißenLichtsdreikonzentrischeBeugungsordnungen(RGB-Tripel)mit je 6 Interferenzmaxima[6]. Die spektralenHellempfindlichkeitskurvenderdrei Zap-fenpigmentekönnendannalstrichromatischeResultierendedergitteroptischenBeugungangesehenwerden.Die spektraleHW-Breite der Beugungsordnungenwird durch dieZahl der Gitterschichtenbestimmt[3], ihre jeweilige λmax-Relationliegt bei 25:24:20.Durch postnatalesTraining wird die trichromatischeWEISS-Normim natürlichenSon-nenlicht so eingestellt,daß alle drei Farbkanäleein Energiegleichgewicht erreichen(R:G:B = 33%:33%:33%).Wählt man die Standard-Beleuchtungin [2,1], so resultiertR:G:B = 32%:36%:32%alsWEISS-Normmit λmax559nmROT, 537nmGRÜN,447nmBLAU. Diese trichromatischeStimmungberuht auf ResonanzzwischenBeleuchtungund3D-Gitter, wobeiderResonanzfaktordie Phasengeschwindigkeit im Medium(νλ =c/n; ν = Frequenz,λ = Wellenlänge,c = Lichtgeschwindigkeit, n = Brechungsindex) dar-stellt [5]. Ihr entsprichtin derv.Laue-Gleichungbzw. derzu ihr reziprokenEwald-Kugel-konstruktion,daßdie Gitterkonstantenim 3D-Gitter auf λmax ROT transformiertsind,dieseWellenlängealsoein stehendesWellenfeldim 3D-Gitterausbildetunddie trichro-matischeWEISS-Normdeterminiert.Für die Farbkonstanzleistungbei einer Beleuch-tungsshiftgilt im menschlichenSehen:“color constancy is not presentfrom birth butdevelopssometimebetweentwo andfour monthsof age” [4], sie wird alsozeitlich erstnachder trichromatischenStandard-WEISS-Normausgebildet.Sie kommt 3D-gitterop-tisch zustandedurch trichromatischeUmstimmungdes stehendenWellenfeldes,d.h.durchTransformationderdreiGitterkonstantenaufeineneueλmaxROT. Eswird gezeigt,daß bei einer Blau-Beleuchtung(T1 in [2]) die adaptive Shift der trichromatischenWEISS-Normzu λmax 513nm ROT, 492nm GRÜN, 410nm BLAU erfolgt und beimMaximum der trichromatischenSummenhelligkeit ein neuesWEISS-Gleichgewicht(32%,36%,32%)ausbildet.Alle 3 Gitterkonstantenwerdenbei diesemadaptiven Reso-nanzvorgangum 9% ihrer Standardwerteverkürzt.Bei einerRot-Beleuchtung(T3 in [2])shiftetdasλmax-Tripel zu 728nmROT, 699nmGRÜN, 582nmBLAU, d.h.die drei Git-terkonstantenwerdenum 30% gegenüberden Standardwertenvergrößert.Beim Über-gang von der Blau- zur Rot-Beleuchtungverändernsich auchdie Helligkeitssummen-werte. Das chromatischi.S. der Adaptation resonanzfähigezelluläre 3D-Gitter wäretechnischvonRelevanzbeimBauoptischerSensorenundbeiderWeiterentwicklungvonRetina-Implantaten.

[1] K.-H. Bäuml, Color constancy: the role of image surfaces in illuminant adjustment, JOSA AVol.16, No.7 (1999), 1521-1530

[2] K.-H. Bäuml,Simultaneouscolorconstancy: how surfacecolorperceptionvarieswith theillu-minant, Vision Research 39 (1999), 1531-1550

[3] M. Carbon, N. Lauinger, J. Schwab, Self-imaging of three-dimensional phase gratings, PureAppl.Opt.7 (1998), 1103-1120

[4] J.-L. Dannemiller, A test of color constancy in 9- and 20-week-old human infants followingsimulated illuminant changes, Developm. Psychology 25(2) (1989), 171-184

[5] P.P. Ewald, Crystal Optics for Visible Light and X Rays, Rev. of Modern Physics, Vol.37,1(1965) 46-56

[6] N. Lauinger, Diffractive centrosymmetric 3D-transmission phase gratings, positioned at theimage plane of optical systems, transform lightlike 4D-WORLD as tunable resonators intospectral metrics, SPIE-Proceedings Intelligent Robots and Computer Vision XVIII, Vol.3837(1999), 154-164

Postersitzung:Helligkeit und Kontrast

62 Postersitzung: Helligkeit und Kontrast

KONTRAST 1

Intermodal sensoryinteractions for ecologicallyvalid intensitychanges as caused by moving observers or moving objects

Florian Röhrbein, Kerstin Schill & Christoph Zetzsche

Institut für Medizinische Psychologie, Ludwig-Maximilians-Uni versität München

[email protected]

The investigation of sensory performanceunder laboratory conditions is usuallyrestrictedto a unimodalsetting,whereasthesensorystimulationwhich resultsfrom thetypical observer behavior in a naturalenvironmentcausessystematiccovariationsin thedifferentsensoryinput channels.As a result,thescientificknowledgeaboutthepercep-tion of multimodalstimulusconfigurationsis quite limited. This promptedus to investi-gatethe perceptualperformancefor a numberof basicaudio-visualstimulusconfigura-tions.

In a2AFCdesignwemeasuredthetwo-dimensionaldifferencethresholdsfor elementaryaudio-visualstimuli (1kHz tone,lightspot).For this we presentedtwo subsequentlight-spot/tonecombinationsin a first interval, andafter a shortpauseanothertwo combina-tions in a secondinterval. Thesubjectstaskwasto decidein which interval thestimulusconfigurationhaschanged,irrespectiveof whetherthischangewasdueto achangeof thelightspot,or of the tone,or of both. In a first experimentwe measuredthe two-dimen-sional intensity differencethresholdcurve with 12 combinedaudio-visualdifferencethresholds and 4 unimodal difference thresholds.

We obtainedandifferencethresholdcurve which cannotbeexplainedby any probabilitysummationapproachwith independentchannels.Thesensitivity for all combinedstimu-lus changesin the two modalitieswashigherthanto be expectedfor the usualpsycho-physicalsummationexponents,which rangetypically between2 and6. In particularthedifferencethresholdsfor the"ecologicallyrelevant" quadrants(simultaneousincrementsor decrementsfor light andtone)showedasignificantincreasein sensitivity whichpointsto anunderlyingneuralcombinationof the informationfrom thetwo modalitiesat somestagein thesystem.This effect wasfurther investigatedin a secondexperimentin whichwe variedthesizeof thelight stimulus,suchthatthesubjectscanhave theimpressionofanecologicallyvalid situationin thesenseof asound-emittingobjectwhichcomescloseror movesaway in space.Again,we observeda significantlyimprovedsensitivity in thesecases.

It thusseemsthat the intermodalneuralinformationprocessingis optimally adaptedtothe typical constraints of the natural environment.

Postersitzung: Helligkeit und Kontrast 63

KONTRAST 2

Ein unsichtbares Element sehen: der Durchscheineffekt

Michael H. Herzog, S.H. Mahmud, C. Koch & M. Fahle

Human-Neurobiologie, Universität Bremen

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Mit Hilfe zweierneuerIllusionen,Merkmalsvererbung(siehePosterHeinrichet al.) undDurchscheineffekt (diesesPoster),untersuchenwir, wie visuelle Merkmale innerhalbkleiner raum-zeitlicher Fenster verarbeitet und miteinander verbunden werden.

Für denDurchscheineffekt wird, wie bei der Merkmalsvererbung,zuerstein Noniusfürkurze Zeit (10-50ms)dargeboten.Unmittelbarnachfolgendwird ein Gitter für 300mspräsentiert,dasaus25 unversetztenNonienbesteht(im Fall der Merkmalsvererbung istdasGitterausnur fünf Elementenzusammengesetzt).JenachVersuchspersonbeträgtderAbstandderGitterelementezwischen200und250Winkelsekunden.GitterelementeundvorangegangenerNoniushaben,von derNoniusversetzungabgesehen,dieselbenräumli-chenParameter. Die AufgabederBeobachterist es,die VersetzungsrichtungdesNoniuszu diskriminieren.

Währendim Fall einesGittersmit fünf unversetztenElementender Noniusunsichtbarbleibt, erscheinter, wenndasGitter 25 Balkenbesitzt,alsein Durchscheinelement.DervorangegangeneNoniuswird dabeialskurzer, hellerBlitz wahrgenommen,derdemGit-ter überlagertist. Außerdemist seineVersetzungklar erkennbarund dadurchist dieNoniusdiskriminationsignifikantbesseralswennein Gitter mit nur fünf ElementendemNoniusnachfolgt.DerDurchscheineffekt kanndurchVeränderungenderraum-zeitlichenEigenschaftendesGittersunterdrücktwerden.Werdenz.B. anbestimmterStelleBalkendesGittersweggelassen,so daßeineLücke entsteht,bleibt der vorangegangeneNoniusunsichtbar. Ebensokönnenzeitliche ParameterdasDurchscheinenverhindern.Werdenz.B. mancheBalken desGitters früher als anderepräsentiert,bleibt der Nonius wie-derum unsichtbar und die Versetzungsdiskrimination wird unmöglich.

DasZusammenspielvon MerkmalsvererbungundDurchscheineffekt erlaubtdasquanti-tativeStudiumvonMerkmals-Gruppierungunddaher-Bindung,wie siein kleinenraum-zeitlichen Fenstern auftritt.


KONTRAST 3

Ein unsichtbares Element sehen:Merkmalsvererbung und Merkmalsreise

Sven P. Heinrich, Michael H. Herzog, Christof Koch & M. Fahle

Universitäts-Augenklinik Fr eiburg

[email protected]

Mit Hilfe zweier neuerTäuschungen,Merkmalsvererbung (diesesPoster)und Durch-scheineffekt (siehePosterHerzoget al.), untersuchenwir, wie visuelleMerkmaleinner-halb kleiner raum-zeitlicher Fenster verarbeitet und miteinander verbunden werden.

In denExperimentenzur Merkmalsvererbungwird zuerstein vertikalerNoniusfür kurzeZeit (10-50ms)dargeboten.Unmittelbarnachfolgendwird ein Gitter für 300mspräsen-tiert, das aus fünf unversetztenNonien besteht.Gitterelementeund vorangegangenerNonius haben,von der Noniusversetzungabgesehen,dieselbenräumlichenParameter.Das mittlere ElementdesGitters wird, wie der vorangegangeneNonius, in der Mitteeines Analogmonitors präsentiert.

WegenderkurzenDarbietungszeitwird die ExistenzdesNoniusnicht bemerkt.Die Ver-suchspersonennehmenjedochein Gitter aus versetztenNonienwahr, die Versetzungs-richtungentprichtderdeseinzelnenNonius(Merkmalsvererbung).Esist dieAufgabederBeobachter, dieseVersetzungsrichtungmit Hilfe von zwei Druckknöpfenanzugeben.Auf NachfrageerklärendieVersuchspersonen,daßsieihreEntscheidungüberdieVerset-zungnicht auf dasganzeGitter stützen,sondernauf einesseineräußerenElemente.Wirzeigenmit einer Diskriminationsaufgabe, daßdieseAussagewahr ist und daßsogarInformationaußerhalbdesattendiertenGitterelementskaumeineRolle für die Wahrneh-mungderVersetzungsrichtungspielt.Da NoniusundattendiertesGitterelementnicht amselbenOrt dargebotenwerden,mußalsoInformationzwischendiesenElementen"flie-ßen".Merkmaleder Noniusversetzung"reisen"vom Ort der Noniuspräsentationin denFocusder Aufmerksamkeit. Wir zeigen,daßdieseMerkmalsreiseals Diffusionsprozeßbeschrieben werden kann.

MerkmaleeinesvorangehendenElementskönnenan ein nachfolgendesGitter vererbtwerden.DabeikanndasvorangehendeElementunsichtbarbleiben.SeineMerkmalekön-nensichaberin RaumundZeit ausbreitenundim FocusderAufmerksamkeit ausgelesenwerden.


KONTRAST 4

The effect of luminance reductionon the Scintillating Grid Illusion

Michael Schrauf & E.R. Wist

University of Düsseldorf, Experimentelle Biologische Psychologie

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TheScintillatingGrid Illusion is abrightness-contrastphenomenonin whichsmallwhitedisksareaddedto theintersectionsof a gray-on-blackHermanngrid. Dark illusory spotsareperceivedwithin thebright disksasflashingwith eachflick of theeye presumablyinthe periphery(M. Schrauf,B. Lingelbach,& E.R. Wist , Vis. Res.37, 1033-38,1997).With the eyesstationary, the illusion is perceived whenthe grid is exposedbriefly withmaximalstrengthoccurringatexposuredurationsof 210-350ms.At verybrief durationsof 35and70msnoillusion occursalthoughthegrid componentsareclearlyvisible.If thetemporalintegrationof luminanceover time is critical in determiningillusion strength(inanalogyto Bloch’s Law), thenreducingtheeffective luminanceof thegrid shouldresultin (i) an increasein the optimal exposuredurationand (ii) an overall reductionin thestrengthof the illusion. We investigatedwhetheror not the illusion persistswhen theluminanceof thegrid displaywasreducedby 0, 0.5,1.0,and1.5 log unitsat grid expo-suresbetween70 and1000ms. Illusion strengthwasratedon a five point scaleby tensubjectswith normalvisualacuity. Theresultsconfirmedtheabove inferences.In a sup-plementaryexperiment,it was found that the illusion is completelyabsentin the darkadaptedeyeandreachesthresholdvaluesin themesopicrange.Theresultsof bothexper-imentsare compatiblewith the view that reducingluminancedecreasesthe inhibitorycontribution of thereceptive fields involvedandthis inhibitory influenceis absentin thedark adaptedeye ashasalreadybeenshown for the Hermanngrid illusion (E.R. Wist,Perc. & Psychoph. 20, 10-12, 1976).


KONTRAST 5

Szintillationseffekte ohne Gitterstruktur

Antje Heidler, Elke Lingelbach, Walter H. Ehrenstein & Bernd Lingelbach

Institut für A ugenoptik, Aalen

[email protected]

Wird ein grauesRechteckgitterauf schwarzemGrunddargeboten,so lassensichandenKreuzungs-stellenflüchtige Verdunklungenbeobachten(Hermann-Gitter-Täuschung).WesentlichstärkereHellig-keitsänderungentretenbei einerzuerstvon Elke Lingelbach(1994)entworfenenundauf derTübingerECVP1995[1] vorgestelltenModifikation desHermann-Gittersauf,beiderweißePunktein dieKreuzungs-stelleneingefügtsind(Abb.1): TiefschwarzePunktescheineninnerhalbderweißenFlächenperipher"aufzublitzen"undsich,abhängigvon Blickbewegungen,ständigzu verlagern,währenddie Täuschungfovealnicht auftritt ("Szintillationseffekt" [1, 2]). Wesentlichfür dasAuftretenderTäu-schungscheintdie GitterstrukturdesReizmusterszu sein.Wennmandie weißenPunktez.B. in die Mitte der schwarzenQuadratedesHintergrundsverlagert,verschwindetdieTäuschung[2]. Offen bleibt dabeiallerdings,ob die Gitterstrukturals solchefür dasZustandekommender Täuschungnotwendigist. Wolfe [3] hat für die Hermann-Täu-schunggezeigt,dassdieseauchauftritt, wenndie KreuzungselementedesGitters(ähn-lich wie in Abb. 2) isoliert und unregelmäßig verteilt sind.

Abb. 1. Lingelbach-Gitter Abb. 2. Vorlage A Abb. 3. Vorlage B

Als Reizvorlagenwurden176weißePunkte(∅ 4 mm) auf einemgrauenGitter (11 x 16Matrix; Streifenbreite2,5mm; Referenzbedingung, vgl. Abb. 1) oderaberin unregelmä-ßigerVerteilungmit gekreuztenoderungekreuztenLinienelementen(BedingungA undB, vgl. Abb. 2 und3), jeweils auf schwarzemHintergrund(27 x 19 cm) dargeboten.Beifreiem Blickverhaltenund selbstwählbaremAbstand(ca. 40-60 cm) beobachteten30Probanden(12m, 18w; 20-56J.)zunächstdasReferenz-gitter, dessenTäuschungsstärkemit 100% vorgegebenwurde,dannin permutierterReihenfolgeentwederVorlageA oderB, wobeisiediedort jeweilsauftretendeStärkederTäuschungprozentualanzugebenhat-ten.

Die mittlere Täuschungsstärke betrugfür BedingungA 40 %, für BedingungB 16 %;beide Bedingungen unterschieden sich hochsignifikant voneinander.


SzintillierendeHelligkeitseffekte tretenauchohneGitterstrukturauf, sind dabeialler-dings deutlich schwächerund zusätzlichdavon abhängig,ob die isoliertenLinienele-mentegekreuztoder ungekreuztsind. Für gekreuzteLinienelementestimmt die hierbeobachteteAbnahmeder Szintillationstäuschungquantitativ gut mit der von Wolfe [3]für die Hermann-TäuschunggefundenenAbnahmeüberein.Darüberhinausaberbleibtdie Szintillationstäuschung,andersals die Hermann-Täuschung,auch noch bei unge-kreuzter Linienanordnung bestehen.

[1] Schrauf M, Lingelbach B, Lingelbach E, Wist ER (1995)Perception24, suppl. 88-89.[2] Schrauf M, Lingelbach B, Wist ER (1997)Vision Res. 37, 1033-1038.[3] Wolfe JM (1984)Perception13, 33-40.


KONTRAST 6

Two-dimensional pattern specific filters andtheir modification by attentional effects

Uwe Mortensen & Günter Meinhardt

Westfälische Wilhelms-Universität Münster, FB Psychologie

[email protected]

It maybeshown thatundercertainconditionsstimuluspatternsaredetectedby matchedfilters for thesepatterns(Hauske et al (1976),Meinhardtet al. (1998),Mortensenet al.(1999)).Sofar, only 1-dimensionalpatternshavebeenemployedto testthematchedfilterhypothesis.Here,weaskwhether(i) theresultscarryover to the2-dimensionalcase, and(ii) which roleattentionalfocussingplaysin detectionexperimentsof thesortconsideredin the mentioned work.

Detectionexperimentswere carriedout as superpositionexperiments:‘’ test’’ patterns(circular ‘’ discs’’ of patternscomposedof suchdiscs)weresuperimposedupona back-groundpattern(Besselfunctionof zeroorder)dependinguponaspatialfrequency param-eterf. Thresholdcontrastsfor a testpatternweredeterminedasfunctionof f; thesecon-trastsallow a testof the hypothesisof detectionby a matchedfilter for the testpattern.Undertheconditionof attentionalcontrolsubjectswereaskedto focuseitheronacentraldisc or upon a ring surroundingthis disc; otherwisethe experimentswere identical tothose without attentional control.

The resultsfrom the experimentswithout focussingclearly supportthe hypothesisofdetectionby matchedfilters for the respective testpattern.The datafrom the detectionexperimentwith focussingdiffer from thoseof the first experiment,but do not supportthe hypothesis of detection by matched filters for either the inner disc or the ring.

While theresultsfrom thedetectionexperimentswithout focussingmaybetakenassup-port for a modelassumingthe formationof matchedfilters accordingto a generalisedHebbrule, theresultsof theexperimentswith focussingareambiguous.Theresultsfromfurtherexperimentsmaybeof relevancefor thenotionof cell assembliesandtheir role inprocesses of detection and identification of patterns.

Hauske G, Wolf W, Lupp U (1976) Matched filters in human vision. Biol. Cybern 22:181-188Meinhardt G, Mortensen U (1998) Detection of aperiodic test patterns by pattern specific detectors

reveled by subthresold summation. Biol Cybern 79:413-425MortensenU, Nachtigall C (1999)Hebbianassembliesandtheeffectof Hebb’srule.Biol Cybern(in

press)


KONTRAST 7

Orientation contrast detection in space-variant images

Ralph Schönfelder, Gregory Baratoff & Heiko Neumann

Dept. of Neural Information Processing, Universität Ulm

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Psychophysical experiments(Nothdurft, Vis. Res.,1991) indicate that humanperfor-mancein (1) detectionof salient targets,(2) segmentationof texture fields, (3) visualsearch,and(4) figure-grounddeterminationis determinedby orientationcontrastandnotby orientationcoherence.Wewantedto implementamodelof orientationcontrastdetec-tion that (1) reproducesthe psychophysical results,and(2) operateson a space-variantrepresentation of the image modeled after the retino-cortical projection in primates.

The proposedorientationcontrastdetectionschemeis composedof two layers.In thefirst layer, orientationcontrastaredetectedby cellssensitive to apreferredorientation.Inthesecondlayer, theorientation-sensitivecellsarepooledto yield orientation-nonspecificorientationcontrasts.Thefirst layerresponsesareobtainedby a sequenceof edge-detec-tion and smoothingoperations.When thesestandardimageprocessingoperationsareappliedto thecortical image,artifactsoccurdueto curvilinearityof thecoordinatelinesanddueto thehemisphericdivision presentin themapping.We adaptedthe imagepro-cessingoperationsby (1) performinga local coordinatechangeto correct local anglemeasurements,and (2) by filling in the midline region surroundingthe hemisphericdivide by copying image information from the other hemisphere.

Thespace-variantimageprocessingoperationsremovedartifactsresultingfrom thedis-continuities of the cortical image and the curvilinearity of the coordinate lines.

Space-variant imagetransformationsmodeledafter the retino-corticalprojectionin pri-matesleadto a significantdatareductionandhigh efficiency gains.Standardimagepro-cessingoperationscan,however, not simply beappliedto thecortical image,sincetheyproduceartifactsdue to curvilinearity and mappingdiscontinuities.For computationssuchasthe presentedschemefor orientationcontrastdetection,involving local filteringsuchassmoothingandedgedetection,anglecorrectionandhemisphericborderfilling-incan remove these artifacts.


KONTRAST 8

Der Beitrag von Kantenkontrastzellen zur Verarbeitungrealer Sinusgitter und Täuschungssinusgitter

Markus Antonius Wirtz

Psychologisches Institut, Universität Münster

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Täuschungssinusgitterwerdenwahrgenommen,wennrealeSinusgitterdurchein homo-gengrauesTestfeldorthogonalzur OrientierungdesSinusgittersunterbrochenwerden.Die Stärke und die Stabilität des Täuschungseindrucksnimmt mit abnehmenderFre-quenzdesSinusgitterszu. Es soll ein Modell von Gaborzellen,die denKontrastan derTestfeldkanteintegrieren,entwickelt werden,das sowohl die Helligkeitsverteilung alsauch den Kontrastdes Täuschungseindrucksvorhersagt.Werden reale SinusgitterineinemTestfeldin homogengrauerUmgebung dargeboten,so sollte dieserKantenkon-trastmechanismusebenfalls an der Verarbeitungbeteiligt sein und die Empfindlichkeitfür die Sinusgitter im Vergleich zu nicht unterbrochenen Sinusgittern erhöhen.

Mit Hilfe (a) derGrenzwertmethodeund(b) einer2-AFC-Aufgabewurdeim Frequenz-bereichvon 0.099cyc/deg bis 1.35 cyc/deg bestimmt,(i) bei welchemKantenkontrastTäuschungssinusgitterdie Wahrnehmungsschwelleerreichenund(ii) bei welchemKon-trastrealeSinusgitterin einemTestfeld(Höhevon0.325bis1.69Grad)sichtbarwerden.

Die Schwellendatenfür die Täuschungssinusgitterund die erhöhteEmpfindlichkeit fürrealeSinusgitterim tiefenFrequenzbereichkönnendurcheinenGaborzellentyp,derdenKantenkontrastüberca.0.9 GradentlangderTestfeldkanteintegriert, vollständigerklärtwerden.Die Aktivität dieserKantendetektoren,die unmittelbarals Maß für die Täu-schungsstärkeverwendetwerdenkann,nimmt gemäßdempositivenTeil einerGaussver-teilungmit derFrequenzdesSinusgittersab. Zur VorhersagederSchwellendatenfür dierealenSinusgitterim Frequenzbereichüber0.5 cyc/deg, mußlediglich ein Gaborzelltypangenommen, der den Sinuskontrast in orthogonaler Orientierung zur Kante verrechnet.

Täuschungssinusgitterwerdenwahrnehmbar, weil durch die Aktivität der Gaborzellen(Kantendetektoren)ein Auffüllprozeßausgelöstwird, der auchdie WahrnehmungvonSimultankontrastbedingt.Die WahrnehmungrealerSinusgitterin einemTestfeldwird(a) ebenfalls durchdiesenKantenkontrastmechanismusund (b) durcheinenorthogonalorientiertenMechanismusvermittelt,derdenKontrastdesSinusgittersselbstverrechnet.Mit wachsenderFrequenzwird derBeitragdesKantenkontrastmechanismusschwächer.Aufgrund der Ergebnissekann angenommenwerden,dassTäuschungssinusgitterdasdirekt wahrnehmbareKorrelatdesVerarbeitungsprozessessind,der die Empfindlichkeitfür tieffrequenterealeSinusgitterin einemTestfelderhöht.Dasverwendeteexperimen-telleDesign,ermöglichtes,dieEigenschaftenderVerarbeitungsprozessepsychophysischzu testen,diederAuffüllung vonHelligkeit zwischenKantensegmentenzugrundeliegen.


KONTRAST 9

Recurrent long-range interaction for corner detection

Thorsten Hansen & Heiko Neumann

Abteilung Neuroinformatik, Uni versität Ulm

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Cell responsesof neuronsin V1 areinfluencedby stimuli outsidetheir “classicalrecep-tive field” asmeasuredby singlebarstimuli. Theseinfluencesmaybemediatedby hori-zontal long-rangeconnections,which connectprimarily cells with the sameorientationpreference[3]. Recurrentinteractionwithin V1 canfurtherscaleup theRFsandenhanceactivities which areconsistentwithin a moreglobal arrangement.In previous work [4]we introduceda modelof V1 long-rangeinteractionsfor contourenhancement.Herewedemonstratethatthecomputationalcompetenciesof theproposedcircuitry alsoallow forthe detection of higher order structures like corners or junctions.

A modelof long-rangeconnectionsin V1 is proposed.Themodelconsistsof a feed-for-wardpathwhichgeneratestheinput to arecurrentlong-rangeinteraction.Dendriticlong-rangeconnectionsin V1 layer2/3aremodeledby abipolefilter, which is narrowly tunedto orientation.Functionally, long-rangeconnectionsrealizei) iso-orientationfacilitation,ii) cross-orientationinhibition, and iii) gain enhancementof activity alreadypresent.Self-normalizationguaranteessaturationaftera few recurrentcycles.Cornerregionsarecharacterizedby high responsesfor morethanoneorientationwithin anorientationcol-umn.Localmaximaof eachcornerregionmarktheestimatedcornerposition.Resultsarecomparedto two cornerdetectionmethodsin computervision,basedon Gaussiancurva-ture [1,5] or the structure tensor [2].

Themodelis appliedto noisysynthezisedaswell asnatural2D stimuli. Comparedto thefeed-forward responsesof the complex cells, three functional propertiesof recurrentlong-rangeinteractioncanbeidentified:i) noisyactivitiesaresuppressed,ii) contoursareenhanced,iii) cornersaredetectedmorereliableandwith betterlocalization.Sensitivityis lower thanthemethodbasedon thestructuretensor, but higherthantheGaussiancur-vatureapproach.Localizationis in many casesmoreaccuratecomparedto bothmethods.

We developeda functional model of intra-corticalrecurrentlong-rangeinteractionsinV1. We proposethat long-rangeconnectionsimplementa powerful, multi-purposepre-processingmechanismfor main vision tasks,namelycontourenhancementandcornerdetection.Resultssuggestthat distributed information within an orientationcolumn issufficient to characterize junction points and question the need for specialized detectors.

[1] Beaudet,P. R. (1978)Rotationallyinvariantimageoperators.In 4th IJCPR(pp.578-583).Kyoto.[2] Förstner, W. (1986) A feature based correspondence algorithm for image matching. In Int. arch.

photogramm. remote sensing (Vol. 26, pp. 176-189).[3] Gilbert, C. D. (1993) Circuitry, architecture, and functional dynamics of visual cortex. Cerebral

Cortex, 3, 373-386.[4] Hansen, T. & Neumann, H. (1999). A model of V1 visual contrast processing utilizing long-

range connections and recurrent interactions. In Proc. ICANN (pp. 61-66). Edinburgh, UK.[5] Zetzsche, C., & Barth, E. (1990). Fundamental limits of linear filters in the visual processing of

two-dimensional signals. Vis. Res., 30, 1111-1117.


KONTRAST 10

Schwellenreduktion gleichartiger Stimuli: Filter 2. Ordnungoder horizontale Querverbindungen im visuellen System?

Günter Meinhardt & Kristian F olta

Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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In denletztenJahrenhatsicheineReihevon Untersuchungenmit lateralenInteraktionenvon Filtermechanismenbeschäftigt.Die Kernfrageist, ob Filter 2. Ordnungexistieren,die die Outputsvon PrimärfilterngleicherOrientierung(Kollinearität)undOrtsfrequenzverarbeiten,oderlediglich excitatorischeundinhibitorischeQuerverbindungenzwischenden primären Mechanismen bestehen (Polat 1999, Spatial Vision 12:143-162).

Durch psychophysischeBestimmungvon Kontrastschwellemuntersuchtenwir die Ent-deckbarkeit vonaus4 GabormusternbestehendenReizanordnungen,wobeidieGleicheit/UngleichheitderOrtsfrequenzundderOrientierungderEinzelreizesystematischvariiertwurde.

Wir fanden:

- einsignifikanterSchwellenreduktionseffekt liegt vor, wennalleEinzelreizegleicheFre-quenz oder gleiche Orientierung haben

- der Schwellenreduktionseffekt durchKollinearitätder Reizeist nicht größerals durchFrequenzgleichheit

- alleSchwellenreduktionseffektesindnicht sehrgroßundliegenim BereichderEffekte,die man für Wahrscheinlichkeitssummationbeobachtet(ca.10%-15%Schwellenreduk-tion)

Eswird aufgrundderBefundefür die HypothesederlateralenVerknüpfungenundgegendie Hypothese der 2. Ordnung Filter argumentiert.


KONTRAST 11

Wahrnehmung als neuronaler Prozeß

Jürgen Gerdes & Dietrich Dörner

Institut für Theor etische Psychologie, Universität Bamberg

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Auf welcheWeisemußmanneuronaleNetzeaufbauen,damithöherekognitive Prozesse(Wahrnehmung, Erinnern, Planen, perzeptuelles Lernen) darin ablaufen können.

Die üblichen ‘layer-Architekturen’ neuronaler Systeme erlauben die Realisierungsequentiell-parallelerHybridprozessein neuronalenNetzennur bedingt. Desgleichensind darin schnelleNeu- und Umverknüpfungen,die für das‘Arbeitsgedächtnis’z. B.eines Prozesses der komplexen Wahrnehmung notwendig sind, nicht möglich.

Wir habeneinKonzeptfür neuronaleNetzeentwickelt, welches‘Assoziatoren’und‘Dis-soziatoren’und neuronaleBetriebseinheitenhöhereOrdnung(‘Quads’) enthält.Insbe-sonderesind in den Netzwerken differenzierteProzessemöglich, in denenein Netz‘sequentiell’ die (parallelen) Prozesse in einem anderen Netz steuert.

Mit unseremneuronalenNetzwerk sind leicht Systemekonzipierbar, die die obengenannten höheren kognitiven Prozesse (rein neuronal) simulieren.

Dies wird am Beispiel eines komplexen Wahrnehmungsprozessesdargestellt. DiesesNetz dient der Identifikation von Objekten.Im "Cortex" sind Informationenüber dieAußenweltgespeichert.Hierzudienenin ersterLinie die o.g."Quads".SiewerdendurchZustandsaktivatorengesteuert.Die Verbindungzur Außenweltwird durcheineprimitiveNetzhauthergestellt.Der aktuelleBlickpunkt wird durch4 "Augenmuskeln" gesteuert.WeitereRegister- und SchaltneuronensteuerndenhypothesegeleitetenWahrnehmungs-prozeß.DieserTeil desNetzesinjiziert nun Erregungs-und Hemmungswellenin den"Cortex" und fragt die dabeientstehendenErregungskonstellationenab,konfiguriertdieKonstellationim "Cortex" um(durch"Verknüpfersignale")undkommtdadurchzueinemErgebnis ("Objekt stimmt mit dem Schema überein!" oder "Objekt nicht identifiziert!").

Eszeigtsich,daßnurdreimolareneuronaleProzessehinreichen,umkomplexekognitiveProzessezu realisieren.Diesessind die Prozesseder "Feldbildung" (Veränderungdesassoziativen"Hofs" vonNeuronen),der"Feldauswahl" (AuswahleinesNeuronsausdemassoziativenUmfeldeinesanderenNeurons)und"Feldvergleich" (ErmittlungdesDurch-schnitts der assoziativen Umfelder zweier Neuronen).

Der Einbauder entsprechendenModule in ein umfassendesSystemder menschlichenHandlungsregulationzeigtermutigendeParallelenderSimulationzu menschlichemVer-halten (s.a. http://www.uni-bamberg.de/ppp/insttheopsy/projekte/psi).


KONTRAST 12

Contrast discrimination using periodic pulse trains

Felix A. Wichmann & G. Bruce Henning

Sensory Research Unit, Experimental Psychology, Oxford University

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Understandingcontrasttransductionis essentialfor understandingspatialvision. Previ-ousresearch(Wichmannet al. 1998;Wichmann,1999;HenningandWichmann,1999)has demonstratedthe importanceof high contraststo distinguishbetweenalternativemodelsof contrastdiscrimination.However, themodulationtransferfunctionof theeyeimposeslargecontrastlossesonstimuli, particularlyfor stimuli of highspatialfrequency,making high retinal contrasts difficult to obtain using sinusoidal gratings.

Standard2AFCcontrastdiscriminationexperimentswereconductedusingperiodicpulsetrainsasstimuli. Givenour Mitsubishidisplaywe achieve stimuli with up to 160%con-trast at the fundamental frequency.

The shapeof the thresholdversus(pedestal)contrast(TvC) curve using pulse trainsshows the characteristicdippershape,i.e. contrastdiscriminationis sometimes“easier”thandetection.The rising partof theTvC functionhasthesameslopeasthatmeasuredfor contrastdiscriminationusingsinusoidalgratingsof thesamefrequency asthefunda-mental.

Periodicpulsetrainsoffer thepossibility to explore thevisual system’s propertiesusinghigh retinalcontrasts.Thusthey might prove usefulin tasksotherthancontrastdiscrimi-nation.Second,at leastfor high spatialfrequencies(8 c/deg) it appearsthatcontrastdis-crimination using sinusoidsand periodic pulsetrains resultsin virtually identical TvCfunctions, indicating a lack of probability summation.Further implications of theseresults are discussed.


KONTRAST 13

Contrast dependence of visually inducedcortical oxygen changes

Manfr ed Fahle, Gernot Skiera & Stephan Brandt

Human-Neurobiologie, Uni Bremen

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As a contribution to a new branchof 'objective psychophysics',we useda relatively newtechnique,functionalmagneticresonanceimaging(fMRI), to studythe contrastdepen-dencein the responseof cortical cell ensemblesin humansto a specialform of figure-groundstimuli, namelycheckerboards.A checkerboardcontains,so-to-speak,two fig-ures:thegroupof thewhitechecksandthegroupof theblackchecks.While thesegrega-tion betweenfigureandgroundis not asclearperceptuallyin this typeof stimuli asit isin stimuli with a singlecompactobject,checkerboardsareneverthelesscategorisedbyGestaltpsychologistsas a specialform of bistablefigures,i.e. stimuli containingtwoconflicting figures that can alternatively be perceived as dominant.

Thecortical responseto visual stimuli wasmeasuredindirectly by meansof changesofcorticalbloodoxygenlevels (BOLD response).Functionalmagneticresonanceimaging(fMRI) canvisualiselocal increasesof hemoglobinoxygenationin living brain tissueintheorderof 1 percentby comparingconcentrationsbeforeversusafterstimulation.Fourstimuli were presentedin sequence:a dark square,a bright square,a black-and-whitecheckerboard,and a white-and-blackcheckerboard(the secondcheckerboardwas thecontrastinversionof thefirst one).Thedatawerestoredandsubsequentlyanalysedusingcommerciallyavailable software (Brain voyager).Basically, the correlationwas calcu-latedbetweenthesignalstrengthof eachvoxel of thefMRI responseandthecorrespond-ing stimuluscondition- thebetterthesignalfollowedthestimuluschange,thehigheristhe correlationcoefficient. We used7 different contrastvaluesbetweenthe bright anddark elements of the checkerboard: 1, 2, 4, 8, 16, 33, and 96 %.

Thecortical activation causedby presentationof thecheckerboardswasrelatively inde-pendentof stimuluscontrastespeciallyin theprimaryvisualcortex (V1) in four observ-ers,down to a contrastaround3%, but declinedsharplyfor lower contrasts.Predomi-nantlyoccipitalareaswereactivated,andthedistribution of activationof areaswasalsorather constant down to contrasts around 2-4%.

Thereis anfMRI responsespecificfor figure-groundsegregationwhich is clearlypresentasearly asthe level of the primary visual cortex, V1. In accordancewith somereportsfrom the literature,but in contrastto others,we find that this segmentation-specificacti-vation is relatively independentof stimuluscontrastdown to contrastlevelsaround4%,but may vary between cortical areas.


KONTRAST 14

Zeitlicher Verlauf von Hirnaktivierungenbei der Ergänzung von Objektoberflächen

Markus Kiefer, Heiko Neumann & Manfred Spitzer

Universität Ulm, Abteilung Psychiatrie III

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In derStudiewurdeuntersucht,ob undzu welchemZeitpunktderObjektwahrnehmungInformationüberpartiell verdeckteObjektoberflächenausdemvisuellenInput extrahiertwird. EtwaigeErgänzungenvon TeilenverdeckterOberflächenmüssendurchTop-downProzesseerfolgen,da keinedirekteStimulationder Netzhautdurchdie Fehlstellenvor-liegt. DerZeitverlaufderHirnaktivität wurdemit Hilfe vonereigniskorreliertenPotentia-len (EKP) bei der Wahrnehmungvollständiger bzw. unvollständiger geometrischerObjekte erfaßt.

In Experiment1 wurde für 300 ms ein farbigesZielobjekt dargeboten,dasvon einemkleinerenObjekt teilweiseverdecktwar. Danachwurdeein Bild desZielobjektes(300ms) gezeigt,dasentwedervollständigoderan der Stelleder Verdeckungunvollständigwar. Die Nebenfigurbefand sich seitlich nebendem Zielobjekt. Um automatischevonaufmerksamkeitsbasiertenObjektergänzungsprozessenzu dissoziieren,wurde die Dar-bietungshäufigkeit der vollständigenbzw. unvollständigenObjektevariiert (häufig:192,selten:48). In einemzweitenExperimentwurdelediglichdasDisplaymit denvollständi-gen und den unvollständigenZielobjekten und den Nebenfigurengezeigt. In beidenExperimenten wurden EKP mit 64 Kanälen aufgezeichnet.

Die AuswertungderEKP-Datenvon Experiment1 ergab,daßunvollständigeObjekteanokzipitalenElektrodenim ZeitfensterdesN1 Potentials(100-200msnachStimulusdar-bietung)und im darauffolgendenZeitfenster(200-300ms)einegrößerehirnelektrischeAktivität hervorriefenalsvollständigeObjekte.DieseEffektewarenunabhängigvon derDarbietungshäufigkeit. Darüberhinauswurdezwischen400-500ms an parietalenElek-trodenein vergrößertesP300-Potentialfür seltendargebotene,unvollständigeObjektebeobachtet.In Experiment2 wurdenlediglich die Potentialunterschiedezwischen100-200 ms signifikant.

Die in beidenExperimentenbeobachtetenfrühestenEKP-Unterschiede(100-200ms)zwischenvollständigenund unvollständigenObjektenlassensich sowohl auf Oberflä-chen-alsauchauf Konturergänzungsprozessezurückführen.Dagegenkönnendie Poten-tialunterschiedeim darauffolgendenZeitfenster(Experiment1) als elektrophysiologi-schesKorrelat von Oberflächenergänzungsprozessenaufgefaßt werden,die der Figur-Grund-Trennungdienenkönnten.UnsereBefundelegennahe,daßOberflächeninforma-tion spätestenszwischen200-300msunabhängigvon Aufmerksamkeitsprozessengene-riert wird. Die späterenparietalenP300Effekte(Experiment1) zu seltenenunvollständi-gen Objekten spiegeln Erwartungsprozesse bei der Wahrnehmung vonObjektveränderungen wieder.


KONTRAST 15

Dipollokalisationen beim Schachbrett-VEP: Abhängigkeit vonräumlicher Fr equenz und Stimulationsort im Gesichtsfeld

Lucia Lehr, Alison Bickford & Thomas Kammer

Abteilung Neurobiologie, MPI für biologische Kybernetik, Tübingen

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Die Latenzvisuell evozierterPotentiale(VEP), die durchKontrastumkehr erzeugtwer-den,variiert in Abhängigkeit von derräumlichenFrequenzdesSchachbrettmusters.Auf-grund der unterschiedlichenGrößender rezeptiven Felder werdenfeine Muster eherfovealverarbeitetundhabeneineverzögerteP1im VergleichzugrobenMustern,dieeherparafovealverarbeitetwerden.Mit dervorliegendenStudiesollendrei Fragenbeantwor-tet werden:1. Lassensich kortikale GeneratorendesVEP unterQuadrantenstimulationrekonstruieren,die anatomisch-funktionellplausibelsind?2. Gibt es bei Variation derräumlichenFrequenzeine VerlagerungdesDipols, die der retinotopenRepräsentationdesvisuellenKortex entspricht(feineMusterim BereichderfovealenRepräsentationamoccipitalenPol, grobeMusterentsprechendweiter innenentlangdesSulcuscalcarinus)?3. Lässt sich bei VEP analog zur fMRT die Subtraktionsmethode einsetzen?

In einemGesichtsfeldvon20˚x20˚wurdenstimuliert:a)dieeinzelnenQuadranten;sowiefür die Subtraktionsmethodeb) dasGesamtfeldund c) jeweils drei Quadrantenzusam-men.Für alle Bedingungenvariiertenwir die räumlicheFrequenzin vier Schrittenzwi-schen0.5 und4 cpd.Abgeleitetwurdevon dergesamtenKopfhautmit 40 Kanälen.DieAnpassungderDipole wurdeauf derGrundlagedesjeweiligengrandaveragemit Hilfevon BESA (Michael Scherg, Heidelberg) vorgenommen.

Die vorläufigeAuswertungvon sechsVersuchspersonenzeigt: 1. Die Dipolanpassungzur Quadrantenstimulationergibt für die frühenLatenzenN1 undP1die erwarteteLate-ralisierung.Die N2 war hingegenfür alle Reizbedingungenrechtslateralisiert.2. KeinerderDipoleverschiebtsichunterVariationderräumlichenFrequenzin dieerwarteteRich-tung.3. Bei SubtraktionderDreiviertel-Stimulationvom GesamtfeldlassensichDipolevergleichbarerLatenzanpassen.Im Gegensatzzur Quadrantenstimulationlateralisierenalle drei Dipole entsprechendder funktionellenAnatomie.Zusätzlichfindetsich für dieP1die erwarteteVerschiebungdesDipols von innennachaußenbei Erhöhungderräum-lichen Frequenz.

UnsereDaten zeigen,dasseine plausibleDipol-Rekonstruktionbereitsmit einer 40-Kanal-Ableitungmöglich ist. Darüberhinausscheintdie Subtraktionsmethodeein wei-terführendesWerkzeugin der topographischenAnalyse von VEP zu sein, da sie dieerwarteteretinotopeRepräsentationbesserabbildetalsdieAuswertungderdirektenQua-drantenstimulation.


KONTRAST 16

Maskierung visueller Reize durch Magnetstimulation

Klaas Puls & Thomas Kammer


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TranskranielleMagnetstimulation(TMS) überdemHinterkopf kanndie Wahrnehmungvisueller Reizeunterdrücken. DieseUnterdrückungbasiertauf einer Verschiebung derWahrnehmungsschwelle(Kammer & Nusseck,Neuropsychologia36, 1998). Ziel dervorliegendenStudieist es,dieseModulationder Wahrnehmungsschwellequalitativ undquantitativ zu vergleichenmit der MaskierungdesvisuellenReizesdurcheinenLicht-blitz. Die VersuchspersonenmusstendieÖffnungsrichtungeineskleinenU-Hakensange-ben,der0.3˚ bis 0.5˚ parafoveal in einemunterenGesichtsfeldquadrantenmit derDauereinesBildschirmtaktesgeblitztwurde(Wahlpflichtaufgabemit 4 Alternativen).Bei zweiverschiedenenHintergundhelligkeiten (0.3 und 3 cd/m2)wurdedie Funktionder Kon-trastwahrnehmungsschwellemittelskonstanterStimuli ermittelt.Die parafovealePräsen-tationwurdegewählt, um eineWahrnehmungssuppressionmit einerfokalenTMS-Spulezu erreichen.Ein Lichtblitz (15 cd/m2bei dunklemHintergrund,150 cd/m2bei hellemHintergrund, gesamteMonitoroberflächefür die DauereinesBildschirmtaktes)wurdemit unterschiedlichenStimulus-Onset-Asynchronien(SOA) vor odernachderPräsenta-tion desU-Hakensappliziert.Vorwärts-und Rückwärtsmaskierungführte zu einerVer-schiebung der Kontrastwahrnehmungsschwellevon bis zu 8 Weberkontrasteinheiten(WC). FokaleTMS mit einerSOA von 75 msbis 145msverschobebensodie Kontrast-wahrnehmungsschwelle.DasMaximum der Schwellenverschiebung (8 WC) wurdebei115 ms (dunklerHintergrund)bzw 95 ms (heller Hintergrund)erreicht.Die Ergebnissezeigen, dassdie Schwellenverschiebung durch TMS direkt vergleichbar ist mit derSchwellenverschiebung aufgrund einer Maskierung durch einen Lichtblitz.


KONTRAST 17

Zur Topographie von Phosphenen:Eine Studie mit fMRT und TMS

Thomas Kammer, Michael Erb, Sandra Beck & Wolfgang Grodd


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TranskranielleMagnetstimulation(TMS) überdemHinterkopf führt zur Wahrnehmungvon konturiertenLichtblitzen,sogenanntenPhosphenen.Sie erscheinenüberwiegendindenunterenGesichtsfeldhälften,kontralateralzurPositionderSpule.Unklar ist bisher, inwelchen kortikalen Strukturen die Phosphene generiert werden.

Bei bishervier Versuchspersonenwurdedie retinotopeRepräsentationim visuellenKor-tex mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie(fMRT) gemessen.DieExzentrizitätder Retinotopiewurde durch einen langsamexpandierendenflickerndenRing abgebildet,der Polarwinkel durch ein flickerndesSegment, welchesdurch dasganzeGesichtsfeldrotierte.Die Auswertungerfolgtemit demProgrammBrainVoyager(Rainer Goebel,Maastricht).Die Ergebnisseder einzelnenPersonenwurden auf derjeweiligenindividuell rekonstruiertenKortexoberflächedargestelltunddie Grenzenzwi-schendenvisuellenArealenV1 bis V4 ermittelt.Die gleichenVersuchspersonendoku-mentiertendie Lage und Form der Phosphene,die an verschiedenenOrten über demgesamtenHinterkopf durchfokaleTMS evoziertwurden.Die genauePositionderTMS-Spulerelativ zum Schädelder Versuchspersonwurde mit Hilfe einesstereotaktischenPositionierungssystems mit einer Präsision von ± 1,5 mm aufgezeichnet.

Die Überlagerungder Phosphen-Stimulationsortemit der funktionellenArchitektur desvisuellen Kortex zeigt: 1. Phosphenelassensich sowohl von oberflächlichgelegenenAnteilen von V1 als auchvon denbenachbartenArealenV2 und V3 evozieren.2. DieLagederwahrgenommenenPhospheneim Gesichtsfeldfolgt in ersterNäherungdermitfMRT gemessenenRetinotopie.3. Phosphene,die durch Stimulationüber V1 evoziertwerden,unterscheidensichnicht in Größeoder FormvonPhosphenen,diedurchStimu-lation über V2 oder V3 evoziert werden.

Die Abhängigkeit der Lage der Phosphenevon der Retinotopiedes visuellen ArealssprichtgegendieAnnahmevonMarg & Rudiak(OptometryVis Sci71,1994),daßPhos-phenedurchsubkortikaleStimulationderRadiatiooptici generiertwerden,undbestätigtdie Vermutungvon Meyer et al. (ElectroencephClin Neurophysiol Suppl43,1991),daßstriäre und extrastriäre Areale die Generatoren der Phosphene sind.


KONTRAST 18

Beschreibung lokaler und globaler Muster bei der visuellenMigräne-Aura durch Erregungswellen in der Sehrinde

Markus A. Dahlem & Stefan C. Müller

Institut für Experimentelle Physik Universität Magdeburg

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SensorischeHalluzinationentretenbei klassischerMigräneauf undwerdendurchfunk-tionelle Störungenin den korrespondierendenHirnrindenfeldernverursacht.TypischesBeispielist eineprogredienteStörungim Gesichtsfeld- diesogenannteFortifikationsillu-sion (FI). Als derenKorrelatwird ein Wellenprozeß(spreadingdepression},SD) in derprimärenSehrinde(V1) vermutet.Die FI bestehtauseinemsichelförmigenGesichtsfeld-ausfall (Skotom),dessenkonvexer Randein komplexesraum-zeitlichesMusterin Formvon Zickzacklinien aufweist.

Mit der Annahme,daßV1 eineschwacherregbareKinetik für SD Wellen besitzt,wirddie globaleForm derFI undderenDynamikabgeleitet.Die kinematischeTheoriefür dieEvolution von Erregungswellenunddie retino-corticaleAbbildungsfunktionwerdenein-bezogen.Zur Beschreibung des lokalen Zickzackmusterswird ein Modell entwickelt:Antworteigenschaftenorientierungsselektiver ZellenanderFrontderWellen in V1 wer-denübereinecharakteristischeLängezu einemPopulationsvektorzusammengefaßtundals perzeptuelle Einheiten in das Gesichtsfeld übertragen.

Die Untersuchungenstellendie Dynamik desSkotomsund der Zickzacklinien in denVordergrund. Neue Aspektezur Auswertungvon Introspektiven werdengenanntundderen Bedeutung für die funktionelle Organisation der Sehrinde herausgestellt.


KONTRAST 19

Differ entialdiagnose von Hemianopsie und visuellemHemineglect mittels Doppelstimulation

Eva M. Müller -Oehring, Erich Kasten,Tilman Schulte,DorotheA. Poggel& Bernhard A. Sabel

Institut für Medizinische Psychologie, Universität Magdeburg

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PerimetrischeErgebnissesindbeiPatientenmit Neglectschwierigzu interpretieren.Feh-lendeReaktionenaufeinenlinksseitgenLichtreizkönnensowohl aufeinenGesichtsfeld-ausfall als auchauf Defizite in der visuell-räumlichenAufmerksamkeit zurückgeführtwerden.VisuellerNeglectzur linkenGesichtsfeld-bzw. Raumhälftekönnteein primäressensorischesDefizit imitieren (Walker, 1991; Vallar, 1999).Kinsbourne(1993) konntezeigen,daßNeglectpatientenim gesamtenGesichtsfelddazutendieren,den linken vonzwei visuellenReizennicht zu beachten.Möglicherweiseträgt deshalbder Fixations-punkt in Gesichtsfelduntersuchungenzur NichtbeachtunglinksseitigerPrüfreizebei. Esstellt sichsomitdie Frage,ob undin welchemAusmaßNeglectpatienteneinenGesichts-feldausfall zeigenund ob sich die Perzeptionvon Reizenim Gesichtsfelddurch Ver-schwindendes Fixationspunktesbei Neglectpatientenverbessertbzw. ob sich durcheinen zweiten zusätzlichenipsiläsional dargebotenenAblenkerreiz die Reizwahrneh-mungverschlechtert.Wir untersuchtendasGesichtsfeldvon 12 Patientenmit Hemineg-lectundverglichendiesemit 11Patientenmit homonymerHemianopsie.In einercompu-tergestütztenvisuellenSuchaufgabewurde dasVerschwindendesFixationspunktsunddasAuftaucheneinesAblenkerreizeszusätzlichzum Zielreiz randomisiertim gesamtenGesichtsfelddargeboten.Der größteTeil der Patientenmit Neglect zeigte linksseitigeGesichtsfeldausfällein derPerimetrie.In dervisuellenSuchaufgabekonntendie Neglec-tpatientenim Gegensatzzu Hemianopsie-Patientennicht vom VerschwindendesFixati-onspunktesprofitieren. Bei visueller Doppelstimulationin beidenGesichtsfeldhälftenverhaltensichPatientenmit Neglecthemianopunabhängigvon GrößeundLokalisationeineszusätzlichenGesichtsfelddefektes.Eskanndarausgefolgertwerden,daßeineipsi-läsionaleVerschiebung der Aufmerksamkeit nachVerschwindendesFixationspunktesbei Patientenmit Neglect einerverbessertenWahrnehmungkontraläsionaldargebotenerStimuli entgegenwirkt, währendPatientenmit Hemianopsieihre Aufmerksamkeit zumGesichtsfelddefekthin verschieben.Bei zusätzlicherStimulation des ipsiläsionalenGesichtsfeldeskann eine Hemianopsiebei Patientenmit einem Hemineglect vorge-täuscht werden.


KONTRAST 20

Gesichtsfeldvergrößerung bei Hemianopie:Beispiele und Erklärungsmodelle

Erich Kasten, Ulrik e Bunzenthal & Bernhard A. Sabel


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TeilblindheitnacheinerHirnschädigungwurdelangeZeit alsnicht behandelbarangese-hen.In zwei unabhängigenklinischenStudienkonntenwir zeigen,dassein computerge-stütztesGesichtsfeldtrainingbei vielen Patientendas intakte Gesichtsfeldvergrößernkann[Naturemed.,1998,Vol. 4, 1083ff.]. Patientenmit postchiasmatischer(n=19)odermit SchädigungdesSehnerven(n=19)erhieltenentwederdasRestitutions-oderein Pla-cebotraining.Sie solltentäglich eineStundefür insgesamtmindestens150 StundenmiteinemspeziellenComputerprogrammdenGrenzbereichzumblindenGesichtsfeldstimu-lieren. Wir überprüftennun nacheinemtrainingsfreienIntervall von mindestenseinemhalbenJahr, ob die Effekte stabil gebliebensind. Hierzu konnten31 der insgesamt38PatientenzueinerkatamnestischenNachuntersuchungeinbestelltwerden.Geprüftwurdedas Gesichtsfeldam konventionellenAutomatik-Halbkugel-Peimeter(TAP-2000) undmit Hilfe einesspeziellenhochauflösendenKampimetrieprogrammes(PeriMa). Insge-samtzeigtendie trainiertenPatientenbei derNachuntersuchungnur geringfügigeVerlu-stedeshinzugewonnenenGesichtsfeldes(0.8%Verkleinerung).Die Placebogruppe,diemit einemFixationstraininggeübthatte,war gleichfalls stabil geblieben(+0.3%).Wirgehendaherdavon aus,dassderGesichtsfeldzuwachsauchnachBeendigungderÜbun-genweitgehendstabilbleibt unddie PatientendasrestituierteGesichtsfelddannauchimtäglichenLeben benutzen.Erklärt werdenkann die GF-ErweiterungunsererAnsichtnachdadurch,dassdie Patientenlernen,geringfügigeInformationsmengenausteilge-schädigten,isoliertenNeuronenan der Grenzezwischenintaktemund blindenBereichbesserauszunutzen.IndemdasintakteGesichtsfeldim dunkeln gehaltenwird, müssendiePatientenihreAufmerksamkeit aufdenvisuellenInputausdieserÜbergangszonelen-ken (siehehierzuauchdasPostervon D.Poggelet al. zu speziellenEffekteneinesAuf-merksamkeitstrainings).


KONTRAST 21

Das gesunde Erkennungsgesichtsfeld

Hans Strasburger, Janna Gothe & Kai Lutz

Institut für Psychologie, Universität Magdeburg

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Die Fähigkeit zur Mustererkennungbei niedrigemKontrastist vom Ort im Gesichtsfeldabhängig.Die Fovea und Perifovea sind der alleinige Ort höchsterErkennenskontrast-empfindlichkeit; außerhalbdieseskleinenZentrumsnimmt dieseWahrnehmungsleistungzurPeripheriehin raschab,undbeihöherenExzentrizitätenstärkeralsesdieWahrnehm-barkeit desreinenVorhandenseinseinesReizeserwartenläßt.ReizeniedrigenKontrastskönnendaherperipherzwarentdeckt,abernichterkanntwerden.Wir habennunerstmalsdie Entdeckungs-und Erkennungskontrastempfindlichkeit im zentralen 10º-Radius-Gesichtsfeldeinemdirektenund detailliertenVergleich an einerGruppejungernormal-sichtigerProbandenunterzogen(n=20). EntdeckungsreizewarenGabormuster(1 Peri-ode/Grad,Sigma1,5º),ErkennungsreizedieZiffern0-9(Reizgröße2,4º),derenKontrast-schwelle an je 33 Positionen des zentralen Gesichtsfeldesim polaren Raster (8Halbmeridiane,2,5º,5º,7,5º,10ºExz.)bestimmtwurde.Insgesamtwurden49500Beob-achterantwortenerhoben.Die Kontrastschwellenwurdenmittels einesadaptiven maxi-mum-likelihoodVerfahrensbestimmt(R_Contrast,ML-PEST).Alle Probandenzeigtenstabile,interindividuell etwas verschiedeneGesichtsfeldleistungsflächen.Die Kontrast-schwellenahmfür Reizentdeckungund -erkennunglinear mit der Exzentrizitätzu (vonExz. 2,5ºbis 10ºZuwachs0,03log-Einheiten/Sehwinkelgrad,Gitter: r = 0,86;Ziffern: r= 0,93).DabeilagdieErkennungsschwellesystematischum0,2log-Einheitenhöher. DieErgebnissezeigendamit,daßErkennungskontrastschwelleninnerhalbdeszentralen10ºRadiusumeinenkonstantenFaktorhöheralsEntdeckungsschwellenliegen,aberim glei-chen Maß mit der Gesichtsfeldexzentrizität anwachsen.


KONTRAST 22

Variierte vs. konstante Frequenzen in derSchielbehandlung mit Sinusoidalgittern

UweKämpf, Florian Brockmann,Ronald Henke,Felix Muchamedjarow &Wilfried Mascolus

TU Dresden

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NachdemErfolg frühererplacebokontrolliertenStudienbei derBehandlungderSchiel-amblyopiemit driftendenSinusoidalgitternunter AnwendungkonstanterVerhältnissevon räumlicherund zeitlicher Reizfrequenzsolllte in der vorgestelltenUntersuchunggeprüftwerden,ob und inwieweit die VariationdieserStimulusparametereffektverstär-kend wirkt. Hintergrund diesesvon uns entwickelten BehandlungsverfahrensdurchVisusstimulationist die Tatsache,daßin derRegel bei Amblyopien,d.h.meistschielbe-dingtereinseitigerSchwachsichtigkeit, nicht die einzelnenKanäleansich(im Sinnevonneuralloss)gestörtsind, sonderndie Kooperation(die die gegenseitigePhasenankopp-lung) der Kanäle untereinander.

Auf demComputerbildschirmwurdeein sinusoidalmoduliertesReizgittergezeigt,des-senRaumund Zeitfrequenzim Laufe der Behandlungorthogonalvariiert wurde.DieseVariationwurde,in einererstenBedingung,von Trial zu Trial vorgenommen,wobeidasMusterder Parameteränderungenbei jederSitzunggleich blieb, d.h. dieselbeVariationsichwiederholte.In einerzweitenBedingungwurdedie gleicheParametervariationzwi-schendenSitzungen,d.h.,ganzallmählichvorgenommen,währenddasSettinginnerhalbder Trials einerSitzungkonstantblieb. Vor demReizgitterwurdedie Aufmerksamkeitder kindlichen Patienten durch ein interaktives Computerspiel gebunden.

Die ersteBedingungerbrachteschlechtereErgebnisse,als die zweiteArt der Variation,wobeiauchdie letzterenicht substantiellbesserwar, alsdieStimulationunterkonstantenVerhältnissenim räumlichenTiefpaß-und zeitlichenHopaßbereich.Einzelfallanalysenund differenziertereAuswertungenzeigtenaber, daßesSymptomclustergebenkönnte,unterdeneneineVariationderFrequenzverhältnisseihrer konstantenEinwirkungvorzu-ziehen sein könnte.

Die Ergebnissesprechendafür, die Bemühungenhinsichtlich der Wahl der optimalenRaum-undZeitfrequenzkombinationenin RichtungderUntersuchungeinerpatientenad-aptiv angepaßtenVorgehensweiseweiterzuverfolgen.Außerdemsind Außenkriterienzudiskutieren, die bei der Auswahl der effektivsten Stimulation angelegt werden könnten.


KONTRAST 23

Subretinale Sehprothese I:Ausgangshypothese, Erreichtes und zukünftige Entwicklungen

H. Hämmerle, B. Höfflinger, M. Schubert, V.-P. Gabel & E. Zrenner

Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen

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DasKonzepteinerSehprothesesiehtvor, ein Mikrophotodioden-Array(MPDA) subreti-nal zu implantieren.Die Mikrophotodiodendes Implantessollten das natürliche,insAuge einfallendeLicht nutzenum anliegendeNetzhautzellenlokal elektrischzu stimu-lieren.Eine zusätzlicheEnergiezufuhrvon außenwird zum BetreibeneinesVerstärkersundzur BereitstellungdesReizstromsvorgesehen(aktivesMPDA). SubretinaleImplan-tatesollenPatienten,dienachDegenerationderPhotorezeptorenerblindeten(z.B.Retini-tis pigmentosa ) ein begrenztes Sehvermögen wiedergeben.

Es wurden drei Generationenpassiver MPDAs für eine Reihe von biomedizinischenUntersuchungenentwickelt. Für die Implantationin densubretinalenRaumbei Tieren(Ratte, Kaninchen,Schwein) wurden neuartigeOperationstechniken entwickelt. DieGewebeverträglichkeit derImplantatewar über15 Monatein vivo ausgezeichnet.Hinge-gen erwiessich die Langzeitstabilitätder verwendetenChipmaterialien(Siliziumoxid,Silizium) als Problem.Für die FunktionsdiagnostiknachImplantationmusstenelektro-physiologischeStandardverfahrenangepasstwerden.Es konntenbei Schweinenelek-trisch evoziertecorticalePotentiale(EECP)nachReizungmit subretinalpositioniertenElektrodenarraysabgeleitetwerden.Mit Ex-vivo-Netzhautpräparatenwurden erstmalsdie Reizschwelle,die OrtsauflösungundandererelevanteReizparameterzur funktionel-len elektrischen Stimulation von degenerierten Netzhäuten erforscht.

Aufgrund der nunmehrvorliegendenErgebnissewissenwir, daßder für ausreichendeNetzhautaktivierungnotwendigeReizstrommit passiven MPDAs nur mit großflächigenMikrophotodiodenundhoherBeleuchtungsstärkeerreichtwird. DeshalbwurdedasKon-zept eines passiven MPDAs aufgegebenund die biomedizinischenund technischenGrundlagenfür die Entwicklungaktiver MPDAs mit externerEnergieeinkopplungerar-beitet.Zur patentrechtlichenSicherungdieserTechnologiesindmehrereErfindungsmel-dungenvorgenommenworden.EssollenjetztauchdienachdemMedizinproduktegesetzvorgeschriebenenPrüfverfahreneingeleitetwerden,um in einigenJahrenHeilversuchean blinden Freiwilligen durchführen zu können.


KONTRAST 24

Subretinale Sehprothese II:Analyseder neuronalenAkti vität in explantierten Netzhäuten

nach multifokaler Elektrostimulation

Andr eas Mai, Joris Liba, Thoralf Herrmann & Alfr ed Stett


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SubretinalimplantierteSehprothesensollendie sensorischeFunktionvon Photorezepto-ren durch elektrischeStimulation der nach degenerativer Erkrankung verbliebenenRetinaersetzen.Für die EntwicklungeinessubretinalenImplantatsist esessentiell,dieoptimalenReizparameterfür ortsaufgelösteElektrostimulationretinalerNervenzellenzukennen.Für die Analyseder Empfindlichkeit desretinalenNetzwerksauf multifokaleelektrischeReizunghabenwir In-vitro-Modelle entwickelt, mit denenwir die grundle-gendenReizparameterder funktionellenElektrostimulationan explantiertenHühnchen-und Rattennetzhäuten untersucht haben.

Retinasegmentevon frisch geschlüpftenHühnchenundblindenRCS-RattenwurdenmitderPhotorezeptorseiteaufMikroelektroden-Arrays(MEA) aufgebrachtundmit densub-stratintegrierten Planarelektrodenmultifokal stimuliert. Durch selektive Elektrodenbe-schaltungenwurdenverschiedeneräumlicheStimulationsmuster(Punkt,Kreis, Balken)appliziert.Die ReizantwortenwurdendurchextrazelluläreAbleitungderGanglienzellak-tivität aufgenommen.Intraretinale Aktivitätsauslösungdurch elektrischeStimulationwurde durch ortsaufgelösteMessunglangsamerPotentialein Retina-Schnittpräparatenuntersucht.

Die Schwellefür reizkorrelierteAntwortenbei Stimulationmit Einzelelektrodenlag beieinemLadungsübertragvonca0,4nCmit 0,5mslangenSpannungspulsen.KürzerePulseführtenzu Reizschwellen,die bei höherenLadungsüberträgenlagen,währenddurchlän-gerePulsedie Dynamikeingeschränktwurde.Die räumlicheAuflösunglag bei ca.100-200 um. Die Reizschwelleund der Dynamikbereichhingenaußerdemvon denräumli-chenSpannungsmusternab. Die reizkorrelierteGanglienzellaktivität ist mit langsamenintraretinalen Potentialen verbunden.

Mit denExperimentenkonntengrundlegendeReizparameterfür die Elektrostimulationvon intaktenunddegeneriertenNetzhäutenermitteltwerden.DiesesindVorraussetzungfür die Entwicklung eines aktiven, subretinal implantierbaren Netzhautimplantats.


KONTRAST 25

Subretinale Sehprothese III:Subretinale Implantate evozierenreizkorr elierte Potentiale im

visuellen Kortex des Yucatan-Schweins - Ein objektiverNachweis der Sehfunktion im Tierexperiment?

H.N. Schwahn, F.E. Gekeler, H. Sachs & E. Zrenner

Universitäts-Augenklinik Tübingen

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Um denSeheindruck,deneinesubretinalimplantierteSehprotheseerzeugt,zu charakte-risieren und zu quantifizieren,sollen objektive Meßgrößenaus der Sinnesphysiologieherangezogenwerden.Eine auch klinisch eingesetzteMethode ist die ortsaufgelösteRegistrierungevozierterFeldpotentialein der primärenSehrinde- der Eingangsstrukturzur bewußten Wahrnehmung eines Seheindrucks.

In Yucatan-MicropigswerdenüberdemvisuellenCortex epiduraleMehrkanal-Elektro-denarrayschronischimplantiert. Dadurch können nach multifokaler Lichtstimulationsowie nach subretinalerElektostimulationvon verschiedenenPositionenim visuellenCortex desSchweinscortikaleFeldpotentialeregistriertwerden.Ergebnisse:DurchElek-trostimulationmittels subretinalerImplantate(monophasischePulsevon -3V bis +3V,400usec)lassensich im Yucatan-MicropigreizkorelliertecortikaleFeldpotentialeablei-ten, die vergleichbar mit visuell evozierten Potentialen nach Lichtstimulation sind.

Mit derMethodederchronischenMehrkanal-AbleitungcortikalerPotentialeamMicro-pigsstehteinTiermodellzurVerfügung,dasesnebenderakuten“Funktionsprüfung”zurOptimierungder elektrischenReizparametereiner Sehprotheseermöglicht, Aussagenüberdie sinnhafteAbbildung einessubretinalenelektrischenReizmustersauf der Cor-texoberflächezu treffen. DarüberhinauslassensichFragenzur Langzeitfunktionsstabili-tät der Sehprothese beantworten.


KONTRAST 26

Subretinale Sehprothese IV:Welche Sehqualität erwarten wir bei Patienten?

Alfr ed Stett & Thoralf Herrmann


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DasZiel dersubretinalenImplantationvonMikrophotodioden(MPD)-Arraysliegt darin,durchmultifokaleelektrischeStimulationderdistalenSeiteeinerdegeneriertenNetzhautBildinformationin denvisuellenPfadeinzuspeisen.Die dabeierwarteteSehqualitätwirdvon mehrerenFaktorenabhängen.Einerseitswird die Grösseder MPD und dasRaster-massdesMPD-Array die Abtastleistungfestlegen.Andererseitsbeschränktdie mit elek-trischer Stimulation erreichbareräumlicheAuflösung die Umsetzungvon Bildeigen-schaftenin ein retinalesErregungsmuster. Zur UntersuchungderFrage,ob dieseArt derretinalenAktivierungBlindenzu sinnvollen Sehwahrnehmungverhilft, verwendetenwirwir einsehrvereinfachtesModell derretinalenAktivierungdurchmultifokaleElektrosti-mulation.

Zur Simulation des retinalenAktivierungsmusters,das subretinalimplantierteMPD-Arrays erzeugen,wurden natürlicheSzenenauf der Netzhautin ein grau abgestuftesMosaik ausquadratischenElementenmit 70 um Seitenlängeumgesetzt.Die HelligkeiteinzelnerElementeentsprichtderStärkedeselektrischenReizeseinzelnerMPD-Elektro-den.Die durcheinefokale LadungsinjektionverursachteortsabhängigeretinalePolari-sierungwurdedurchein Gaussprofilbeschrieben.DiesesAktivierungsprofilbesaßeineBreitevon 100bis 200um, wasdemim In-vitro-ExperimentnachelektrischerStimula-tion derNetzhautgemessenenEmpfindlichkeitsprofilretinalerGanglienzellenentspricht.Die lineareÜberlagerungderAktivierungsprofileergabzweidimensionaleretinaleAkti-vierungsmuster.

DaseinenSehwinkel von 10 GradentsprechenderetinaleAbbild wurdeauf ein Mosaikmit 40x40Elementenübertragenund darausstatischeretinaleAktivierungsmusterkon-struiert.Diesewurdendurchsichüberlappende,lokaleHelligkeitsverteilungenmit zwei-dimensionalemGaussprofildargestellt.Details desursprünglichenBildes konntenvonVersuchspersonenin Abhängigkeit von der Breite des räumlichenAktivierungsprofilsund des lokalen Bildkontrasts erkannt werden.

Dassimulierte,durchortsaufgelösteelektrischeStimulationverursachteretinaleAktivie-rungsmustergibt unterscheidbareKontrasteretinalerAbbilder wieder. Es wird sich zei-gen,ob dieseräumlicheAktivierungzu einemretinalenErregungsmusterführt, dasreti-notopischkorrekt auf ein kohärentesPhosphenfeldim visuellenKortex abgebildetwirdund ob dieses dann der visuellen Wahrnehmung blinder Menschen nützt.

Postersitzung: Objekterkennungund Gesichterwahrnehmung

90 Postersitzung: Objekterkennung und Gesichterwahrnehmung

OBJEKTE 1

Turning the head! Gesichtsmerkmale im Wechselzwischen Frontal - und Seitenansicht

Helmut Leder

FU Berlin

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Sowohl lokale als auchkonfiguraleMerkmalespielenbei der GesichtserkennungeineRolle.WerdenGesichteraufdenKopf gestellt,ist allerdingsdie Sensibilitätfür Konfigu-rationsmerkmalebesonderseingeschränkt.DieseGewichtungkannallerdingsauchmitdembislangverwendetenBildmaterialzusammenhängen.Bei denbisherigenUntersu-chungenwurdenschematischeGesichterverwendet,um die verschiedenenGesichtsin-formationenzuvariieren.Erstin neuererZeit ist esmöglich,Augen,NasenundMünder-undihre räumlicheAnordnungim Gesicht- auchbei realistischerenGesichternzu mani-pulieren(Blanz & Vetter, 1999).DabeiwerdeneinzelneMerkmalein sogenannten3-dscansausgetauschtbzw. manipuliert.In der vorliegendenStudieermöglichendieseSti-muli zudem die Untersuchungder Frage, in welchem Massediese LeistungenderGesichtswahrnehmungview-dependentsind.Eswird ein Experimentvorgestellt,in demuntersuchtwurde,ob die WiedererkennungeinesGesichtes,dasentwederüberspezifi-scheKonfigurationen,wie einenindividuellenMund-Nase-Abstand,oderAugenabstandverfügt,oderdasüberspezifischelokaleMerkmale,wie einespezifischeNaseoderMundverfügt,überdenWechselderPerspektive gelingt,undin welchemMassedieseWieder-erkennungsleistungenvon der OrientierungdesGesichtes(aufrecht- auf demKopf ste-hend)beeinflusstwird. AufgabederVersuchspersonenwar es,ein Setvon 6 weiblichenlaserscans,die sich nur hinsichtlichkonfiguraleroderausgetauschterlokaler Merkmaleunterschieden,in einer von 2 Ansichtenzu lernen,und späterin einemWiedererken-nungstestin beiden Ansichten (Frontal - Seitenansicht)wiederzuerkennen,und diessowohl aufrechtals auchauf demKopf stehend.Die ausgetauschtenMerkmale(Lokal)waren durchweg besserwiederzuerkennen,ausserdemwurden Effekte der Ansicht inAbhängigkeit vonderLernbedingung(Frontal- Seitenansicht),ein Inversions-Effekt undeineInteraktionzwischenderArt der Information,derLernbedingungundOrientierunggefunden.Eswird diskutiert,welchenEinflussdieseResultateauf unserVerständnisvonden bei der Gesichtserkennung verwendeten Repräsentationen haben.

Blanz, V. & Vetter, T. (1999). A morphable model for the synthesis of 3D faces. SIGGRAPH 1999.Conference Proceedings.

Postersitzung: Objekterkennung und Gesichterwahrnehmung 91

OBJEKTE 2

Ein Modell der Wahrnehmung bekannter Gesichter

Rainer Scheuchenpflug

Universität Regensburg

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Modelle der frühen visuellenVerarbeitungenthaltenMechanismen,die auf bestimmteOrientierungenund Frequenzbänderabgestimmtsind. Der retinaleInput wird in unter-schiedlicheFrequenzbereichezerlegt und offensichtlichspäterzum Perzeptintegriert.Busey undLoftus (1994)stellenein quantitativesModell dieserIntegrationvon Stimulu-sinformationvor, dassehrgut geeignetist, die WahrnehmungeinfacherhochvertrauterObjektewie BuchstabenoderZahlenzu beschreiben.OldsundEngel(1998)übertragendiesesModell auf die IdentifikationnatürlicherObjekteunderhaltenebenfalls einesehrgute Vorhersageleistung.

In dervorliegendenUntersuchunghabeich geprüft,ob diesesModell auchdie Wahrneh-mungvonbekanntenGesichternbeschreibt.Dabeiwurdefür jedeVersuchspersonindivi-duell eineMengevon 32 bekanntenGesichtern(aus52 PortraitaufnahmenprominenterPersonen)bestimmt.Diese Bilder wurden unverändert,hochpaß-und tiefpaßgefilterttachistoskopisch dargebotenund die Identifikationsleistunggemessen.Es lassensichpsychophysischeFunktionenin Abhängigkeit vom Informationsgehaltder Bilder ermit-teln.

Ein modifiziertesModell von Busey und Loftus (1994) beschreibtdie Datensehrgut.Dabei trägt der hochfrequenteAnteil der Bildinformation wenigerzur Leistungbei alstiefeFrequenzen,wasmit BefundenausderGesichterwahrnehmungweitgehendüberein-stimmt (z.B. Costen,Parker & Craw, 1996).Niedrigfrequenteund hochfrequenteInfor-mation scheinen in frühen Verarbeitungsstufen des Reizes linear kombiniert zu werden.

Das Modell erlaubtalso eine quantitative Bestimmungder BeiträgeunterschiedlicherFrequenzanteile des Stimulus für die Gesichterwahrnehmung.

Busey, T.A. & Loftus, G.R. (1994). Sensory and cognitive components of visual information acqui-sition. Psychological Review, 101, 446-469.

Olds, E.W. & Engel, S.A. (1998). Linearity across spatial frequency in object recognition. VisionResearch, 38, 2109-2118.

Costen, N.P., Parker, D.M. & Craw, I. (1996). Effects of high-pass and low-pass spatial filtering onface identification. Perception and Psychophysics, 58, 602-612.


OBJEKTE 3

Der Inversionseffekt bei der Gesichts- undObjektwahr nehmung im Entwicklungsverlauf

Gudrun Schwarzer & Monika K orell

Psychologisches Institut, Universität Tübingen

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BisherigeForschungsarbeitenhabengezeigt,dassdie Prozesseder Gesichtswahrneh-mungan die aufrechteOrientierungder Gesichtergebundenist, wohingegendie Wahr-nehmungunbekannterObjektealswenigerorientierungsabhängigerscheint.Ziel dervor-liegendenStudienwar zu ermitteln, inwieweit dieseunterschiedlicheBedeutungderaufrechtenOrientierungin der Gesichts-und Objektwahrnehmungeiner Entwicklungunterliegt.

Im RahmeneinerKategorienlernaufgabesolltenKinder zwischen5 und10 JahrensowieErwachseneanhandvon Rückmeldunglernen,Schemagesichter(Experiment1), natürli-cheGesichter(Experiment2) undFahrräderundMotorräder(alsbekannteObjektklassein Experiment3) in zwei Kategorien (A und B) zu kategorisieren.In unabhängigenBedingungenwurden die Gesichterund Objekte aufrechtund um 180 Grad gedreht(invertiert) dargeboten.Als abhängigeVariable wurde die Kategorisierungsleistung(Anzahl richtiger Kategorisierungen)sowie der Verarbeitungsprozess(OrientierunganStimulusteilen oder am gesamten Stimulus) erhoben.

a) Kategorisierungsleistung:Kinder kategorisiertenaufrechteGesichtersignifikantbes-serals invertierteGesichter. Dagegenbestandbei aufrechtenund invertiertenObjektenkein Unterschiedin der Kategorisierungsleistung.Erwachsenekategorisiertendagegensowohl GesichteralsauchObjektegleichgut in deraufrechtenund invertiertenDarstel-lung. b) Verarbeitungsprozesse:Für die aufrechteBedingungzeigtesich, dassdie Ent-wicklung von einer Orientierungan Gesichtsteilenhin zur Orientierungam gesamtenGesichtverläuft.DurchInversionderGesichterverschwanddieserEntwicklungsverlauf,sodassin jederAltersgruppedie OrientierunganGesichtsteilendominierte.Bei derVer-arbeitungderObjektewar in deraufrechtenBedingungin jederAltersgruppedie Orien-tierungamgesamtenObjektdervorherrschendeVerarbeitungsmodus,dersichdurchdieInversion der Objekte ebenfalls signifikant verringerte.

Die Inversionbeeinflusstbei Kinderndie Kategorisierungsleistungvon Gesichtern,nichtaber die von Objekten.Auf die Verarbeitungsprozessevon Gesichternund Objektenwirkt sichdie InversionbeiKindernundErwachsenenjedochvergleichbaraus,indemsiedie Orientierungam gesamtenStimulusverringertund die Orientierungan Stimulustei-len vermehrt.


OBJEKTE 4

Orientation-dependent overestimation of metric spatialrelations in faces: Average errors of more than thirty percent

Adrian Schwaninger & Stefan Ryf

Department of Psychology, University of Zurich

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Theprocessingof metricspatialrelationsin faceshasbeenshown to behighly dependenton orientation.Schwaninger& Mast (1999)useda sequentialsame-differentmatchingtaskin orderto investigatethedetectionof increaseddistancesbetweentheeyesandtheeyesandmouth.Interestingly, errorscoresof differenttrialsdid not increaselinearlywithincreasingrotationfrom upright.Insteadthey followedaquadratictrendpeakingat inter-mediateorientationsof 90 and120deg for which thesubjectsmadeaboutfour timesasmany errorsasfor uprightpresentations.In experiment1 and2 we replicatedthis resultand revealeda comparableeffect for similarity ratingson sequentiallypresentedfacesinvolving thesamealterations.Theaimof experiment3 wasto investigatetheperceptionof metric spatialrelationsin facesmorespecifically. The methodof averageerror wasapplied.Thetaskconsistedin adjustingthelengthof a line to theinter-eyedistanceor thedistancebetweentheeyesandmouthof asimultaneouslypresentedface.Thecomparisonandthestandardstimulusweredisplayedin four anglesof rotation(0, 90,180,270deg).The eye-mouthdistancewasoverestimatedby over 30 percent.This effect wassmallerfor the perceived inter-eye distanceandthe degreeof overestimationwasdependentonorientationwhich accountedfor bothdistances.Two baselineconditionstestedin experi-ment4 revealedanorientation-dependentmisestimationof thedistancebetweentwo dotsaswell asline lengthin a rangeof 5-10percent(horizontalvertical illusion). In sum,theresultsof thesefour experimentssuggesta specialprocessingof metricspatialrelationsin facesat leastwith regardto thedeparturefrom veridicalperceptionandits orientationdependence.Possibleexplanationsfor theeffect foundin experiment3 andits relationtothe findings from experiments 1 and 2 are discussed.

Schwaninger, A., & Mast, F. (1999). Why is face recognition so orientation-sensitive? Psychophysi-cal evidence for an integrative model. Perception, 28 (Suppl.), 116.


OBJEKTE 5

Implicit and explicit r ecognition of overlearned faces

Hyoun Yoon, C. Plewnia, R. Lüdke, Ch. Spandl, M. Bartels & T. Kir cher

University Clinic of Psychiatry,Tübingen

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It hasbeenshown, thattherecognitionof one’sown faceevokesdifferentialresponsesona behavioural [1] andneuralsystemslevel [2]. We investigatedthe ability to recognisehighly overlearned,familiarandunknown facesunderexplicit andimplicit conditions.40healthy subjectsviewed four faceson a computerscreen,oneat a time, i.e. their ownface,their partner’s, a famousanda stranger’s face.In experiment1 the facesweredis-playedin thecenterof thevisualfield, in experiment2 in onehemifield,until a responsebuttonwaspressed.Experiment3 and4 usedthesamepresentationloci, but thestimuliwerepresentedsubliminalyby applyingabackwardmask.Reactiontimesanderrorratesweremeasured.Therewasa significanteffect for “f ace”, with a recognitionadvantagefor theoverlearnedfaces(self,partner)comparedto theunknown or familiar facesin theexplicit (p=0.0001,ANCOVA) but not in the implicit (p>0.06)experiments.Therewasno effect for “side” in thehemifieldpresentations(p=0.6).Therewereno differencesinresponsetimes or error ratesbetweenthe two faces“self” and “partner”. The resultsshow, thatthereis no recognitiontimeadvantagefor one’sown face,but theremightbeaunique physiological response to it due to its outstanding subjective importance.

[1] Preilowski, B. Consciousness after complete surgical section of the forebrain commissures inman. In: Structure and function of cerebral commissures, edited by Russell, I.S., van Hoff,M.W., and Berlucchi, G.London:Macmillan Press, 1979,p. 411-420.

[2] Kircher, T., Senior, C., Benson, P.J., Phillips, M.L., Bullmore, E., Brammer, M., Simmons, A.,Williams, S.C.R., Bartels, M., and David, A.S. Semantic Self Knowledge: Effects of Process-ing and Modality - An FMRI Study. Neuroimage 9:S386, 1999.


OBJEKTE 6

Perception of emotionally expressive facesand its interaction with facial movements -a fMRI study of occipital lobe activation

Barbara Wild, M. Erb, M. Bartels & W . Grodd

Dept. of Psychiatry and Psychotherapy, University of Tübingen

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Theperceptionof faceshasbeenconnectedto activationof anareain theanteriorlateralpartof thefusiform gyrus.Resultsregardinga right sidedlateralisationfor perceptionofemotionallyexpressive faceshowever have beencontradictory. We studiedtheactivationinducedby a taskwhich combinesperceptionof happy, sadandneutralfaceswith con-gruent or dissonant mouth movements of the subject.

9 healthy subjectswereexaminedlying in a 1,5TeslaSiemensMagnetomVISION scan-ner (768 T2*-weightedecho-planarmeasurements,TE=39ms,2.6926secfor 28 4mm-slices,1mm gap,flipangle90˚, 64x64pixel (3x3mm)in axial orientation).Via a mirrorsystemsubjectswerepresentedfotosof happy, sadandneutralfaces,12differentonesofeachcategory, each3 times,with the instructionto imaginemeetingthe depictedin aneutralsocialsituationandto move thecornersof themoutha) upwards,b) downwards,c) not at all asindicatedby arrows in the respective directionon both sidesof the face.Fotos were presentedin randomizedorder for 5s eachwith 13s rest time inbetween.Facial movementswererecordedwith a video camera.fMRI-data wereevaluatedwithSPM96.In a separatesessionwith thesameparadigmoutsidethescannersubjectswereasked abouttheir emotionsandthe degreeof difficulty of the facial movementsusingaPC-aided paradigm.

Seeingfacesinsteadof theblankscreenactivatedbilaterally largeoccipitalareasinclud-ing the fusiform gyrusandalsothesup.temporallobe,BA6 andtheright sup.temporalgyrus.Therewasno significantdifferencebetweenemotionallyexpressive andneutralfaceson a whole. However happy facesin contrastto sadfacesactivatedleft BA 18,BA19 andBA37 (fusiformandligual gyrus).Amountandlateralisationof occipitalactiv-ity wasstronglyinfluencedby thetaskaffordances.Whensubjectshadto makenomouthmovementthey showed more rightsidedactivation of primary and higher order visualareas(fusiform,sup.,medialandinferior occ.gyrus,theprecuneusandthecalcarinesul-cus)thanwith concomittantfacialmovementsalthoughseeingthesamefotos.Congruentmouthmovements,i.e. similar to thosedepicted,increasedprimaryvisualcortex activitybilaterally. Also bilateral occipital activation occuredin positive correlationwith per-ceived pleasantness and happiness due to the various picture/movement combinations.

We proposethat the publishedcontradictoryresults regarding lateralisationof facialexpressionperceptionarecausedby differencesbetweentasks.Our resultspoint to a taskdependanthemisphericspecializationwith right sidedareasbeing more active duringperceptionandleft sidedareasmoreduringactiondemandingsituationsandan interac-tion with emotional effects induced by the stimuli.


OBJEKTE 7

The neural correlates of implicit andexplicit semantic self-processing

Tilo Kir cher, M. Brammer, A. Simmons, A. S. David & M. Bartels

Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Tübingen

tilo.kir [email protected]

In this study, we investigatedcerebralactivation with functional MagneticResonanceImaging(fMRI) while subjectsprocessedself-descriptive personalitytraits andpysiog-nomicfeatures.For two differentexperimentssubjectsjudgedselfdescriptivepersonalityandphysical featuretraits for self descriptiveness6 weeksprior to thescanningsession.Whensubjectsmadeexplicit judgementsabouttheself referential(vs. nonself referen-tial) personalitytraits,activationwaspresentin theprecuneus,theleft parietallobule, leftinferior frontal gyrusandtheleft anteriorcingulate.Whensubjectsmadeimplicit judge-ments about self referential (vs. non self referential) personalitytraits and physicalattributes,signalchangesoccurredin theleft inferior frontalgyrus,theright inferior pari-etal lobe, the right middle andthe left superiortemporallobe.Reactiontime advantagewaspresentin bothverbalexperimentsfor self referentialtrait words,suggestinga prim-ing effect.Thus,differentialprocessingandcerebralactivationfor self referenttraitsandphysiognomic featurescould be demonstratedeven within implicit processing.Theresultssuggestanorganisedandelaboratedself concept,which is automatically(implic-itly) updatedandprocessedin cerebralareaspreviously foundto beengagedin memory,deep semantic processing and awareness of one’s own body parts.


OBJEKTE 8

Single trial MEG r ecordings can predictthe subjects ability to recognize a natural scene

J. Rieger, F. Plum, K.R. Gegenfurtner, C. Braun, H. Preissl& H.H. Bülthoff

Max-Planck-Institute for Biological Cybernetics, Tübingen

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To testthepredictivepowerof brainactivity duringencodingof anaturalscenefor subse-quent recognition.

Evokedmagneticfields(EMF) wererecordedwhile subjectsperformedadelayedmatch-to-sampletaskwith briefly presentedandmasked naturalimages.On eachtrial a digi-tizedimagewaspresentedfor 37mson a projectionscreenandimmediatelyfollowedbya patternmask(1 sec).In the subsequentquery phase,the subjectsfirst had to judgewhetherthey would beableto recognizethe image.Thenthe targetandthreedistractorimageswereshown, andthesubjectshadto indicatethetargetimage(4AFC).During thefirst 600msof presentationEMF’swererecordedwith aCTF 151channelswholecortexsystem.We then usedthe MEG activity from individual trials to predict the subject’sbehavioural responseon that trial. To circumvent the effectsof guessing,we usedonlythosetrials in which the subjectsconfidencejudgementand recognitionperformanceagreed.Wetestedtwo classifiers,thepartialcorrelation(PC)of a trial with themeanvec-torsof correctandfalsetrials andSupportVector(SV) classificationwhich seeksa sepa-rating hyperplane by maximizing the distance to the nearest samples of each class.

In 76.7%of thetrials thesubjectsconfidencejudgementandresponseagreed.In 78%ofthesetrials thesubjectsgaveacorrectresponse.With PConaverage75.3%of thecorrectand76.3%of thefalsetrials werecorrectlyclassified.But for only onesubjectbestclas-sificationwasobtainedwith PC.Classificationby supportvectormachinesweretypicallyabout10-15%betterthanwith thePCclassifier. Averageperformancewith thebestsup-port vectorclassifierwasabout90.7%for thecorrectandabout92.8%for thefalsetrials.

It is possible,with about90% accuracy, to predict in single trials subjects’subsequentrecognition performancefrom the early information in the evoked magnetic fieldsrecorded while subjects were viewing the stimulus.


OBJEKTE 9

Subliminale Darbietung verkehrsrelevanterInf ormation in Kraftfahrzeugen

Mario Staedtgen, Stefan Hahn, Matthias Franz & Manfred Spitzer

Universität Ulm, Abteilung Psychiatrie III

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Durch moderne Bildverarbeitungstechnologienist es möglich, in KraftfahrzeugenbestimmtekritischeVerkehrssituationenautomatischzuerkennenunddenFahrerzuwar-nenbzw. zu informieren.Ein Problemist dabeidie Darbietungder Ergebnisse,die denFahrer möglichst wenig belastenund seine Aufmerksamkeit nicht durch zusätzlicheWarnleuchtenoder akustischeSignalevom Verkehrsgeschehenablenken soll. In einerReihevon Experimentenwurdedeshalbuntersucht,ob subliminaldargebotene,dasheißtnichtbewußtwahrgenommene,verkehrsrelevanteInformationenverhaltenswirksamwer-den und zur Informationsübermittlung an den Fahrer genutzt werden können.

In einemExperimentzur semantischenBahnungkonntemit Hilfe einer lexikalischenEntscheidungsaufgabe gezeigt werden, daß auf den Straßenverkehr bezogeneWorteschnellerverarbeitetwerden,wennvorherein damit in ZusammenhangstehendesBildeinesVerkehrsschildessubliminalpräsentiertwurde.Auch bei parafovealerDarbietungdersubliminalenStimuli wurdeeineBeschleunigungerzielt.In einervisuellenSuchauf-gabewurdenin Bildern realerVerkehrssituationenVerkehrszeichenschnellerentdeckt,wenn das Bild des Verkehrszeichensvorher subliminal dargebotenwurde. In beidenExperimentenbetrugdie Präsentationszeitfür die Hinweisreize17 ms,zusätzlichwurdedurchVorwärts-undRückwärtsmaskierungdiebewußteWahrnehmungverhindert.DieseLaboruntersuchungenzeigten,daßsich auchim Kontext desStraßenverkehrsBeschleu-nigungender InformationsverarbeitungdurchsubliminaldargeboteneStimuli erreichenlassen.In einemdritten Experimentwurdedie DarbietungeinessubliminalenHinweis-reizesauf die ReaktionszeitbeimBremsenin einemrealenFahrversuchuntersucht.DieVersuchspersonen(n=17)solltensoschnellwie möglichbremsen,wenndieBremsleuch-teneinesim Abstandvon 12-15m voranfahrendenFahrzeugesaufleuchteten.In 50 voninsgesamt100 Durchgängenwurde ein subliminalerStimulus (zwei rote PunktemiteinemZentimeterDurchmesserund zehnZentimeterAbstand)150 ms vor Aufleuchtender Bremslichterpräsentiert.Die Darbietungerfolgte durch ein im Auto an Stelle desTachometersintegriertesTFT-LCD Display. Im Vergleichzur Reaktionohnesublimina-len Stimulus verkürztesich die Reaktionszeitdadurchsignifikant um 51 ms. In denbeschriebenenExperimentenkonntegezeigtwerden,daßdiesubliminaleDarbietungver-kehrsrelevanterInformationauchin Kraftfahrzeugenverhaltenswirksamwerdenkann.InZukunftkönntedurchdieKombinationderonline-Bildverarbeitungim KraftfahrzeugmitsubliminalerDarbietungder Ergebnisseeine Erhöhungder Verkehrssicherheitund desKomforts erreicht werden.


OBJEKTE 10

Classification of visual parameterized stimuliby humans and monkeys

Natasha Sigala, Fabrizio Gabbiani & Nik os Logothetis

Max Planck Institute for Biological Cybernetics Tübingen

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1.How do monkeys classify parameterizedvisual stimuli in comparisonto humans?2.Whichmodelsbestdescribetheclassificationprobabilities?3.How aretheparameter-ized stimuli representedin the subjects’psychologicalspace?4.Are the psychologicalrepresentations necessary to explain the classification performance?

The first setof stimuli consistedof 34 line drawings of Brunswik facesvarying alongfour dimensions:theheightof theeyes(EH), theseparationof theeyes(ES),the lengthof thenose(NL) andtheheightof themouth(MH). Thesecondsetof stimuli consistedof 20 line drawingsof fishalsovaryingalongfour dimensions:theshapeof thedorsalfin(DF), the shapeof the tail (T), the shapeof the ventral fin (VF) and the shapeof themouth(M). The subjects(6 humansand3 monkeys) first learnedtwo classesof exem-plars for eachstimulussetandthenassignednew exemplarsto thesetwo classesin anunsupervisedmanner. Duringasecondtaskthey ratedthesimilarity of all thestimuli pre-sentedin triads.This datawasusedto derive distancesbetweenthestimuli andto deter-mine the psychologicalrepresentationof the stimuli using MultidimensionalScaling(MDS). Theresultsof theclassificationtaskwerecombinedwith psychologicalandpara-metricstimulusrepresentationsto assesstheperformanceof four broadclassesof mod-els:exemplarbasedmodels,prototypemodels,cuevalidity modelsandlinearboundarymodels.

1.Monkeys classify parameterizedvisual stimuli similarly to humans.2.The exemplarbasedmodelsand the linear boundarymodelsseemto describebest the classificationprobabilitiesbothfor monkeysandhumans.3.Thefour varyingdimensionsof thestimuliarenot representeduniformly neitherin themonkeys’ nor in thehumans’psychologicalspace.Specifically, two dimensionsof the schematicfaces(EH, ES), andthreedimen-sionsof the schematicfish (M, DF, T) weremorestronglycorrelatedwith the reportedsimilaritiesthantheotherdimensionsof thestimulussets.4.Thepsychologicaldistancesderived from the subjects’similarity ratingsdo not improve substantiallythe fit of theclassification models.

Weestablishedthatmonkeysclassifyandrepresentthevisualparameterizedstimuli stud-ied here like humansdo. Exemplar basedmodels and linear boundarymodels bestdescribetheclassificationdataboth for monkeys andhumans.However it is not evidentthat the psychologicaldistancesarenecessaryin additionto the parametricdistancestoexplain the classificationdata.The similarity of classificationperformancein the twospecies promise interesting insights in the neural mechanism of recognition in primates.


OBJEKTE 11

Towards a theory of context in perceptual categorization

Martin Jüttner & Ingo Rentschler

Institut für Medizinische Psychologie, Universität München

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Categorizationis amajorroutefor organismsto makesenseof sensoryexperienceandassuchit is highly adaptive to context. However, despiteits importancecontext is still avagueconceptin vision research.Herewe proposeandtesta new theoryof context invisual categorization. It is based on the so-called evidence-basedsystems(EBS)approachto classification.Originally developedin theareaof machineintelligenceEBShasbeenextendedto theanalysisof humanperceptuallearningandgeneralization(J”utt-ner et al., Journalof MathematicalPsychology, 41, 244-259,1997).It allows to recon-structthecombinationof non-relationalandrelationalfeaturesthatprovidesolutionsof agiven classificationproblem.Normalizedby the total numberof featurecombinationsthis numbermaybeusedasa measureof context with respectto thecategorizationtask.To testthe theory, we measuredhow humanobserverslearnto classifyunfamiliar gray-level imagesand how they generalizetheir knowledgeto contrast-invertedimagever-sions.Acrossa wide rangeof categorizationcontexts EBSsimulationswerecloselycor-relatedwith humanperformanceconcerninglearningdurationand generalization.Ourresultssuggestthatvisualrepresentationsfor objectrecognitionevolvehighly adaptive totask and stimulus structure.


OBJEKTE 12

Längenwahrnehmung bei der archimedischen Spirale

Horst Krist, Ulf-Dietrich Reips & Susanne A. Huber

Psychologisches Institut der Universität Zürich

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WahrnehmungsbasierteUrteile erfordernhäufigdie Integrationvon InformationenüberverschiedeneReizdimensionen.Im Unterschiedetwa zur Flächenschätzungvon Recht-ecken(Wilkening,1979)mangeltesErwachsenenbei derEinschätzungderBogenlängearchimedischerSpiralenanexplizitem Wissenüberdenzu berücksichtigendengeometri-schenZusammenhang.Die BogenlängeeinerarchimedischenSpiraleergibt sichausdermultiplikativenVerknüpfungderbeidenGrößenRadiusundAnzahlderWicklungen.Wiruntersuchtenim wesentlichendie Frage,inwieweit Kinder undErwachsenedie relevan-ten Faktorenmit der korrektenStrategie integrierenoder ob es systematischeAbwei-chungen von der normativen Gesetzmäßigkeit gibt.

Gemäßder TechnikdesfunktionalenMessens(Anderson,1982)präsentiertenwir Kin-dernund Erwachsenensowohl im Standard-als auchim Web-Experimentsystematischvariierte Spiralmuster, derenLänge(nachAbrollen) sie auf einer Skalareproduzierensollten.

Bei überraschendhoherinternerKonsistenzder Individualdatenneigtensowohl Kinderals auchErwachsenein allen Experimentalbedingungendazu,bei der LängenschätzungRadiusund Anzahl der Wicklungenunabhängigvoneinander(additiv) zu berücksichti-gen.

Die Ergebnissestützendie Annahme,dassWahrnehmungsurteilehäufigeinfachenVer-knüpfungsregelnfolgen.Darüberhinausdeutensiedaraufhin, dassauchErwachseneaufadditiveStrategienzurückgreifen,wennesihnenanexplizitemWissenüberdennormati-ven Zusammenhang mangelt.

Anderson, N. H. (1982). Methods of information integration theory. New York: Academic Press.Wilkening, F. (1979). Combining of stimulus dimensions in children’s and adults’ judgments of

area: An information integration analysis. Developmental Psychology, 15, 25-33.


OBJEKTE 13

Die Beziehung von Sehschärfe undMaskierung in der Gesichtsfeldperipherie

Anke Huckauf & Dieter Heller

Institut für Psychologie, RWTH Aachen

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Die Erkennensleistungfür ein im seitlichenGesichtsfelddargebotenesZeichensinkt mitzunehmenderExzentrizität(Sehschärfe).WerdenmehrereZeichengleichzeitigdargebo-ten, ist die ErkennensleistungeinesZeichensreduziert(lateraleMaskierung),und zwarumsostärker, je exzentrischerderZielreiz bei einemgegebenenAbstandzwischenZiel-reiz und Flankiererndargebotenwird. Im Fall, daßzwei Zeichendargebotenwerden,wird - entgegen der Erwartungaufgrundder Sehschärfefunktion- dasäußereZeichenbessererkanntalsdasinnere(Zentral-peripher-Asymmetrie).EinenaheliegendeInterpre-tation der Zentral-peripher-Asymmetrieist, daßein äußeresZeicheneinestärkereMas-kierungswirkunghat als ein inneres.Dies könnte auf die größereExzentrizitäteinesäußerenZeichenszurückgeführtwerden.Dasführt zu derAnnahme,daßdie Erkennens-leistung einesZeichensbestimmtwird durch zwei Faktoren;die Sehschärfe,die mitzunehmenderExzentrizitätdes Zielreizessinkt und die lateraleMaskierung,die mitzunehmender Exzentrizität des flankierenden Zeichens ansteigt.

Mit einemquantitativen Modell wurdedieseAnnahmefolgendermaßenüberprüft:ZurBestimmungder Sehschärfefunktionwurdenan verschiedenenPositionenim seitlichenGesichtsfeldErkennensleistungenfür einzelneBuchstabengemessen.Die lateraleMas-kierungsfunktionwurdeabgeschätzt,indemdie durchschnittlicheReduktionder Erken-nensleistungendurchein flankierendesX gemessenwurde,dasanverschiedenenExzen-trizitäten mit einem gegebenenAbstand zum Zielreiz dargebotenwurde. Es wurdeangenommen,daßsich Sehschärfeund MaskierunginnerhalbeinesBereichesvon 8˚Sehwinkel als lineareFunktionender Exzentrizitätbeschreibenlassen.Für bestimmteZielreiz-Exzentrizitätenergebensich darausIdentifikationswahrscheinlichkeiten für dieEinzeldarbietungder Zeichenund für bestimmteFlankierreiz-Exzentrizitätendie Mas-kierungsstärken. Die VerknüpfungbeiderFunktionenführt zur Vorhersageder Erken-nensleistungeneinesflankiertenZielreizes.Das Modell wurde für zwei verschiedeneAbständezwischenZiel- undFlankierbuchstabengetestet,undzwar jeweils für Zielbuch-staben, die auf der inneren, der äußeren oder auf beiden Seiten flankiert wurden.

Die Leistungenfür Zielreize, die auf jeder Seite flankiert wurden, könnenmit demModell sehrgut vorhergesagtwerden.Die von demModell vorhergesagteZentral-peri-pher-Asymmetriewar allerdingsgeringerausgeprägtals die beobachtete.Dies ist vorallem auf die Erkennensleistungenim linken visuellen Feld zurückzuführen,wo deräußereBuchstabebesserundderinnereBuchstabeschlechtererkanntwird alsim rechtenvisuellen Feld.

Die Befundesprechendafür, daßanhandder beidenFaktorenSehschärfeund lateraleMaskierungErkennensleistungenbeschriebenwerdenkönnen.Insbesonderedie Zentral-peripher-Asymmetriescheintaber zusätzlichdurch Effekte der Verarbeitungsrichtungvon links nach rechts beeinflußt zu werden.


OBJEKTE 14

Retention and retrieval of informationin visual working-memory

Maria-Barbara W esenick, Werner X. Schneider & Heiner Deubel

Ludwig-Maximilians Universität München, Institut für Psychologie

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Humanworkingmemoryusuallyis subdividedinto seperatestoresfor verbalinformationandfor visual information(Baddeley, A. D., Working Memory, Claredon,Oxford 1986).Until now researchmainly focusedon characterizingtheverbalstoragesystem.Compar-atively little is known aboutpropertiesof visuo-spatialworkingmemory. We presenttwosets of experimentswith a visual working-memorytask investigating the followingissues:1. Retentionof informationin visualworking-memory:How longcaninformationbe kept in visual working-memory?2. Retrieval: Is retrieval of informationfrom visualworking-memorya serialprocess?Hasretrieval a limiting effect on overall performanceof visual working-memory?In a delayedresponsetasksubjectswereasked to indicatewhethera test item waspresentin a previously shown samplearray. The samplearrayconsistedof avaryingnumber(1 - 6) of simplegeometricalfiguresthatdifferedin colour,length,andorientation.In the setof experimentson retrieval a cuewasintroducedthatmarkedtherelevantitematvaryingcue-onsettimesrelative to thetestitem.Weanalyzedaccuracy of report and reactiontime as a function of retentiontime and numberofobjects.The resultsshow that 1. lossof informationin visual memoryis observableasearlyas100msof retention.Theremainingretainedinformation,however, canbekeptinthevisualshort-termstoreup to 8 secondswithoutsubstantialloss.Performancedependson setsize:it decreaseswith increasingsetsize.Reactiontimesincreasewith increasingsetsize.2. in thecueconditionsperformanceis significantlybetterthanin theconditionswithout cue.Furthermore,performanceis by far the bestwhen the cue is presentedatleast400msbeforethetestarray. In addition,theincreaseof reactiontimeswith increas-ing set size is smaller in the cue conditionsthan in the conditionswithout cue. Theincreasenearlydisappearsfor cuespresentedat least400 ms beforethe test item. Weconcludefrom this findings:1. A decayof informationin visual memoryis observablealreadyafter 100 ms of retentionincicatingthat iconic memoryis only of little useforthis typeof task.Theremaininginformationis kept in visualshort-termmemoryup to 8secondswithout substantialloss.2. Increasingreactiontimeswith increasingsetsizeisevidencefor a serial retrieval process.An explanationfor the effect in the cue-experi-mentsis thatdueto thecueserialmemorysearchfor retrieval is no longernecessary. Fur-thermore,retrieval is a processthat hasist own costsandseemlinglylimits the overallworking-memoryperformance.An alternative explanationfor this finding is, thatthetestitem interfereswith the informationthat is kept in visualworking-memory. Sowhenthetestitem ist presentedtheretainedinformationis partly lost which meansthattheoverallmemory performance is lower than the actual working-memory capacity.

OBJEKTE 15

Mustererkennung bei Patienten mit Hemianopsien

Janna Gothe, Hans Strasburger, Kai Lutz, Erich Kasten &Bernhard A. Sabel


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CerebraleGesichtsfelddefekte(Hemianopsien,Quadrantenanopsien,Skotome) werdenin der Regel durchperimetrischeVerfahrenbestimmt,bei denenReizentdeckung- beiniedrigemoder hohemKontrast - das Kriterium der Wahrnehmbarkeit darstellt. DieReizerkennbarkeit bei niedrigemKontrastund derenBeeinträchtigungdurch cerebraleDefekteist dagegenkaumuntersucht.Ziel dieserStudiewar derVergleichderKontrast-schwellen für Reizentdeckungund Reizerkennung an verschiedenenBereichendesGesichtsfeldesmit besonderemAugenmerkauf die Übergangsbereichezwischenintak-ten und geschädigten Gesichtsfeldbereichen.

Wir untersuchten10 Patientenmit Hemianopsieund 10 gesundeProbandengleichenAlters. Die VersuchspersonenfixiertendenMittelpunkt eines21” Bildschirmes.Eswur-denauf den8 Halbmeridianen(Winkelabstand45˚) bei 4 verschiedenenExzentrizitäten(2,5˚,5˚, 7,5˚,10˚) jeweils die Kontrastschwellenfür Gabormuster(1 Per/º,Sigma1,5º)und Ziffernreize(Reizgröße2,4º) bestimmt.Die fovealeMessungwurde für drei ver-schiedeneReizgrößen(1˚, 2˚, 4˚) durchgeführt.Die Ergebnissewurdenmit Gesichtsfel-dern aus statischer Automatikperimetrie und qualitativer Perimetrie verglichen.

Für die fovealeMessungzeigtesichbei denPatientenein signifikanterAbfall derErken-nensleistungfür Zahlen,nicht jedochfür Gabormuster. Auch die Untersuchungan denverschiedenenExzentrizitätenzeigteeinensignifikantenAbfall der KontrastschwellengeschädigterPatientenim perimetrischgesundenGesichtsfeld,besondersim BereichdesÜberganges vom geschädigten zum gesunden Sehen.

Die Ergebnissezeigen,daßSchädigungendesvisuellenKortex mit GesichtsfeldausfällenzuherabgesetztenErkennensleistungenauchim gesundenGesichtsfeldführen,diebisherin dieserFormnochnichtbeobachtetwurden.Dabeischeintfür diePatienteneinqualita-tiver Unterschiedfür die Art derverwendetenStimuli zu bestehen.Zukünftigeneuropsy-chologischeUntersuchungender Erkennensleistungenbei Hemianopsiensollten dahernebenderUntersuchungdesgeschädigtenGesichtsfeldesauchbesonderenWert auf Stö-rungen in der gesunden Gesichtsfeldhälfte (wie z.B: Form- und Farberkennung) legen.


OBJEKTE 16

Hemispheric lateralization of speech sound processing:A whole-head magnetencephalography studyof dichotic listening and duplex perception

Klaus Mathiak, Ingo Hertrich, W erner Lutzenberger &Hermann Ackermann

Universität Tübingen, Neurologie

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Spoken-word recognitionrequiresencodingof linguistic relevant ‘information bearingelements’(Suga,J CompPhysiol A, 1994)of theacousticspeechsignalsuchasformanttransients,i.e., relatively rapid shifts of spectralenergy distribution. Formanttransientscueperceptionof stopconsonantspreceedingvowels,e.g.,/ga/or /da/.Dichotic listeningstudiesindicatehigher proficiency of the left hemispherein processingtheseacousticfeatures(Tallal, Ann NY Acad Sc, 1993). In order to further delineatethe underlyingneurophysiological mechanisms,evoked magneticfields in responseto stop consonantvowel (CV) syllables(oddballdesign)wererecordedusinga whole-headdevice (CTF,151 channels)undervisual distractionvs reactionto prespecifiedsyllables.In the firstexperiment,deviants(CV syllables)wereappliedin a dichoticmanner. Thesubgroupofindividualsexhibiting a right earadvantage(REA) during a preceedingbehavioral testshowed,amongother, enlargedmismatchfields to right eardeviant transients.A secondexperimentconsideredthe duplex perceptionparadigm(Liberman,Speech:A SpecialCode,MIT Press,1996)in orderto investigatespecificlinguisticprocesses.In additiontothe pre-attentive REA for transients,attendingto syllables,a distinct left hemisphericmismatchsourcewith higher ipsilateralsensitivity is localizedposterior-laterally to theprimary auditorycortex. The resultssuggestparallelmechanismsof transientdetectionand syllable fusion at the left hemisphere.


OBJEKTE 17

Modular versus integrated perception ofspeech and identity in moving faces

Jürgen M. Kaufmann & Stefan R. Schweinberger

Universiät Konstanz, Fachgruppe Psychologie

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This study investigated the influenceof task-irrelevant facial identity information onspeechreading performance.

Participantsclassifiedvowel utterancesas representing/u/ or /i/, using videodigitizedfacespresentedeither in staticor dynamicmode.Dynamic faceswere2000ms video-clips which weresynchronizedsuchthat reactiontimes(RTs) weremeasuredfrom thefirst frameshowing visible mouthopening,which wassetto 1000ms.Staticfacescon-sistedof onevideoframefrom theseclips showing theutteranceat apex; they werealsopresentedfor 2000msandRTs weremeasuredfrom stimulusonset.Facial identity wascorrelated(i.e., /u/ vowels were utteredby speaker A and /i/ vowels were utteredbyspeaker B), constant(i.e. thesamespeaker utteredbothvowels),or orthogonal(i.e.,both/u/ and/i/ vowels could be utteredby speaker A or B, so that therewastask-irrelevantidentityvariationto thetask-relevantspeechinformation).RTswerepredictedto increaseover theseconditionsto the extent that facial speechcould not be processedindepen-dently of identity.

In Experiment1, facialspeechclassificationswereinfluencedby task-irrelevant identityvariations.This was independentof modeof presentation,even thoughRTs for staticfaceswerelongerthanRTs for videoclips.In Experiment2 which useddynamicvideomaterial,observers could classify visual speechslightly fasterfor personallyfamiliarthan for unfamiliar faces.

Theseresultsconfirmrecentfindings(Schweinberger& Soukup,1998;Journalof Exper-imentalPsychology:HPP, 24,1748-1765)whichsuggestedaninfluenceof facialidentityon facial speechanalysis,and extend them to dynamicstimuli (cf. Walker, Bruce, &O´Malley, 1995;Perception& Psychophysics,57, 1124-1133).They may indicatethattheperceptionof differenttypesof socialsignalsin thefaceis not asindependentaspre-viously thought.

Postersitzung: Bewegungswahrnehmung

108 Postersitzung: Bewegungswahrnehmung

BEWEGUNG 1

Antizipation dynamischer Sehinformation: Vergleichverschiedener Messanordnungen und ein quantitatives Modell

Walter H. Ehrenstein, Sandra N. Schulz & Ulrich Daubmann

Institut für Arbeitsph ysiologie an der Universität Dortmund

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Als Antizipation visueller Bewegung wird die Fähigkeit verstanden,über die aktuelleWahrnehmunghinausden zukünftigenVerlauf einer Objektbewegung vorweg für dieHandlungnutzbarzumachen.DerartigeantizipativeLeistungenermöglichenes,frühzei-tig Reaktionen vorzubereiten (Tennisspieler antizipieren z.B. die Flugbahn des Balles).

EinezunächstsichtbareLichtpunktbewegung(konstanteGeschwindigkeit von20˚/s)warnachderenVerschwindenamodalfortzusetzenundperTastendruckderZeitpunktanzu-geben,an dem die so extrapolierte Bewegung einen vorgegebenenOrt (Extrapolati-onstreckenvon 0˚, 6˚ und12˚) erreichte.Verglichenwurdedie Ankunftszeit(T: physika-lische Dauer)mit der jeweiligen Antwortzeit (Ta). Der Versuchwurde bei jeweils 24Probandenvergleichendmit zwei verschiedenenMessanordnungendurchgeführt:RealeLichtpunktbewegung,die rechnergestütztauf einemSpezialmonitor(Punktstrahler)dar-gebotenwurde(Laborapparatur) undsimulierteBewegung,die übereineLeuchtdioden-kette realisiert wurde (Lichtlaufleiste).

Die DatenbeiderMessanordnungenkorreliertenfür die beidenExtrapolationsstrecken(6˚ und 12˚) hoch: r = 0,81 (p < 0,001)und r = 0,89 (p < 0,001),was im Mittel einererklärtenVarianz (r2 × 100) von 73% und einer Reliabilität (Kristof-Formel [1]) vonRl,f = 0,93 entspricht. Zusätzliche Untersuchungen(mit Strecken bis zu 12˚ undGeschwindigkeitenzwischen1˚ und8˚/s)ergaben,dassdie Streuungmit wachsendemTzunimmt.Außerdemerweisensich Extrapolationsstrecke (s) und –geschwindigkeit (v)alsunabhängigeFaktoren(zugleichenT führendeKombinationenergebenunterschiedli-cheTa).HierausresultiertdasModell Ta = α × (sδ/vτ) × (1 + ε), mit denParameternα, δundτ alsindividuell zuschätzendeGrößenunddenzufälligenAbweichungenε [2]. DasModell eignetsichzur generellenwie individuellenBeurteilungdesAntizipations-bzw.Extrapolationsverhaltens;für die zufälligen Abweichungenε zeigtesich eine rechts-schiefe Wahrscheinlichkeitsverteilung, wie sie von Reaktionszeiten her bekannt ist[3].Wegender gutenEntsprechungder unterbeidenMessanordnungengewonnenenDatenempfiehltsichdieLichtlaufleistealshandlicheundzudemkostengünstigeAlternativezurLaboranordnungund hat bereitsim Bereichder VerkehrssicherheitsforschungAnwen-dung gefunden [4].

[1] Kristof W (1963) Arch ges Psychol 115, 230-240.[2] Ehrenstein WH, Daubmann U & Trenkler G (1999) Pflügers Arch Eur J Physiol, 437, R195.[3] Luce RD (1986) Response Times, Oxford Univ Press, N Y.[4] EhrensteinWH, RütherH & SchulzSN(1999)„VisuelleExtrapolationsleistungbeiMotorrad-

fahrern: Ein Beitrag zur Verkehrssicherheit“, in Vorbereitung.

Postersitzung: Bewegungswahrnehmung 109

BEWEGUNG 2

Localization errors with linear and circular movements

Jochen Müsseler, Sonja Stork, Dirk Kerzel & Scott Jordan

Max-Planck-Institut für Psychologische Forschung, München

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Whenobserversareasked to localizethe initial or final positionof a moving stimulus,they typically make localizationerrorsin themovementdirection.TheerrorsareknownastheFröhlicheffect (e.g.,Müsseler& Aschersleben,P& P, 1998,60,683-695)andrep-resentationalmomentum(e.g.,Hubbard,PsychBull & Rev, 1995,2, 322-338),respec-tively. To date,theseeffectshavebeenexaminedseparately, andevidenceof theFröhlicheffect hasbeenderivedfrom studiesutilizing linearmovementsmainly. Thefirst experi-mentof thepresentserieswasdesignedto directly comparethesetwo effects,andusedcircular target movementsto control for the retinal eccentricityof the initial and finalpositions.Mislocalizationsin the direction of target movementwere observed for thefinal position,but not for the initial position,thusdifferentmechanismsmight underliethe two effects.In two subsequentexperiments,thedisappearanceof theFröhlicheffectwith circular movementswas examined.They revealedthat this mislocalizationreap-pearedwhen(1) circulartargetmovementswerede-centered,andthuscontainedchangesin eccentricitynot entailedin Experiment1; or when(2) circulartarget-movementsiden-tical to Experiment1 wereutilized,but werepairedwith anidentificationtaskinvolving astimuluspresentedcontralateralto movementonset.This patternof resultsallows for anaccountof the Fröhlich effect that is basedon attentionalandoculomotormechanismsand how they differ for circular and linear movements.


BEWEGUNG 3

Augenbewegungen und die Fehllokalisationder letzten Position eines bewegten Reizes

Dirk K erzel

Max-Planck-Institut für psychologische Forschung, München

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WennBeobachteraufgefordertwerden,die letztePositioneinessichbewegendenReizeszu lokalisieren,dannweicht die eingeschätztePositionin Bewegungsrichtungvom tat-sächlichenPunktdesVerschwindensab. BisherwurdedieserFehlerauf kognitive Pro-zessezurückgeführt,die eineExtrapolationder Bewegungvornehmen,und die zur ZeitdesVerschwindensdesBallesnicht sofortgestopptwerdenkönnen(eineÜbersichtgibtHubbard, 1995). In Analogie zum Momentum physikalischerObjekte wurde dieserMechanismus“repräsentationalesMomentum”oder“Gedächtnisverschiebung” genannt.In dieserSerievon Experimentenwurdedie alternative Hypotheseverfolgt, daßAugen-bewegungendie Fehllokalisationerklären.Wennein bewegterReizmit denAugenver-folgt wird, dannkann die Augenbewegung nicht sofort gestopptwerden,sonderndieAugenbewegungschießtüberdasZiel hinaus.Die in BewegungsrichtungverschobeneFixation kanndenLokalisationsfehlererklären,da periphereReizenäherzur Foveahinlokalisiert werden.

In den Experimentenwurdendie Versuchspersoneninstruiert,einemZielreiz, der sichmit 18 ˚/s horizontalbewegte, mit den Augen zu folgen. Der Zielreiz verschwand zueinemzufälligenZeitpunkt.0, 10,20,und30 msnachdemVerschwindendesZielreizeserschienein zweiter Reiz (Testreiz)oberhalbdesZielreizes.Aufgabeder Vpn war es,anzugeben,ob der Testreizlinks oderrechtsvom Ort desVerschwindensdesZielreizeswar. Mittels einer PROBIT Analyse wurde der subjektive Punkt des Verschwindens(SPV) des Zielreizes bestimmt.

Es wurdensignifikanteVeränderungendesSPVs in Bewegungsrichtungschon10 msnachVerschwindendesZielreizesfestgestellt.Über die untersuchtenIntervalle zeigtesich ein linearerAnstiegs der Fehllokalisationin Bewegungsrichtung.DieseFehllokali-sationwar starkreduziert,wennder PunktdesVerschwindensan vorhersagbaren180˚-WendepunktenderTrajektoriedesReizeslag,begründetdurcheineantizipativeVerlang-samungderAugenfolgebewegungandiesenPunkten.FernerkonntekeineVerschiebungdesSPVnacheinemSOA von20msfestgestelltwerden,wenndiebewegtenReizeunterFixationsbedingungendargebotenwurden.In einemweiterenExperimentwurdegefun-den,daßdie visuellePersistenzdesZielreizes bei ca.70 ms liegt, wasdeutlichmacht,daßessichbei derFehllokalisationin demuntersuchtenZeitintervall um keinenkogniti-ven Gedächtniseffekt handelt, sondern um ein perzeptuelles Phänomen.

Hubbard, T. L. (1995). Environmental invariants in the representation of motion: Implied dynamicsandrepresentationalmomentum,gravity, friction, andcentripetalforce.PsychonomicBulletin& Review, 2, 322-338.


BEWEGUNG 4

Bilateral activation of human MT/MSTduring hemifield motion stimulation

Sandra Bense, Thomas Stephan, Tarek A. Yousry, Thomas Brandt &Marianne Dieterich

Neurologische Klinik der LMU München

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Coherentmotion stimulationof the right or left visual hemifieldwasperformedin ninehealthy volunteersin order to investigate interhemisphericvisuovisual interactionbymeans of functional magnetic resonance imaging.

Theverticaledgeof themotionpatternfield waslocated8˚ distantfrom thefixationpointto avoid stimulatingthe vertical meridian,which is representedretinotopicallyin bothhemispheres.Functional imageswere acquiredon a 1.5 T clinical scanner(SiemensVision, Germany) usinganEPI sequence.The imageswererealigned,spatiallynormal-ized andsmoothedprior to statisticalgroupanalysisusingSPM99b. Visual stimulationwas presented using MRI-compatible video glasses.

Visualmotionstimulationwithin theright or left hemifieldcausedsimilar activationpat-ternsof thestriateandextrastriatevisualcortex V1 (BA 18/17)andin a parieto-occipitalareaof themedialoccipitalgyruscoveringV5 (BA 19/37,MT/MST) on thehemispherecontralateralto the stimulatedhemifield.On the hemisphereipsilateral to stimulation,therewasno activation in theprimaryvisualcortex but activationwasseenin a parieto-occipitalregioncoveringV5, whichwassignificantlysmallerin sizethanthatonthecon-tralateralhemisphere(t-test,p*0.05).A comparisonof thesignalincreaseswith right andleft hemifieldstimulationshowedsymmetricactivationsof theprimaryvisualcortex anda tendency for right hemisphericdominanceof the V5 activations,which did not reachstatistical significance.

In our stimulusconfiguration,theverticaledgeof themotionpatternfield was8˚ distantfrom the fixation point. Therefore,it is unlikely that the activationsof MT/MST foundcontralateralto the stimulatedhemisphereweremediatedby vertical meridianconnec-tions. Callosalfibres must provide for interhemisphericvisuovisual transmissionsthatextendthosedescribedfor theverticalmeridian.In fact,in themonkey thereareneuronsin theparietalandtemporallobeswhichhavereceptivefieldsthatreceive input from bothvisualhemispheres,andcallosalconnectionsbetweenoccipito-temporalareasMT/MST(V5), ahumanhomologueof whichwouldbestexplainbilateralMT/MST activationdur-ing unilateralstriatecortex stimulation.Transcallosalprocessingof visualmotion infor-mationmaybefunctionallysignificantelementsfor motionperception:Sinceyoucannotperceive two differentstatesof bodymotionat thesametime, bothhemisphereshave tointeractin stimulussituationsin which both visual hemifieldshave contradictoryinfor-mationaboutmotion,e.g.,whensitting in a train reading(optic flow patternandstation-ary contrast).


BEWEGUNG 5

Beitrag der Areale MT und MST zur Verarbeitung vonObjektbewegung und retinaler Bildverschiebung

Jan Churan & Uwe Ilg

Sektion für Visuelle Sensomotorik, Neurologische Universitätsklinik, Tübingen

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EinebekannteEigenschaftderNeuronein ArealenMT undMST ist die richtungsselek-tive Kodierungvon Bewegungsreizen.WährendMT-NeuroneretinaleBildverschiebungkodieren,ist die Aktivität derMST-Neuronezusätzlichmit Augenfolgebewegungenver-bunden.Wir untersuchten,ob die unterschiedlichenEigenschaftendieserAreale auchdannzu beobachtensind,wennderAffe keineFolgebewegung,sonderneineRichtungs-diskriminationsaufgabeausführt.Zwei auf BewegungsdiskriminationtrainiertenRhesus-affen wurden,währendeinerFixation,auf rezeptive Feldervon MT undMST-NeuronenBewegungsreizeprojiziert. Ihre Aufgabe war es, nach der Präsentationdes StimulusdurcheineSakkadezu einemvon zwei Zielendie wahrgenommeneBewegungsrichtunganzugeben.Die verwendetenReizeermöglicheneineUnterscheidungzwischenObjekt-bewegungundretinalerBildverschiebung.Eshandeltsichum rechteckigePunktwolken,die sich über einendynamischenoder statischenPunkthintergrund gleicherLuminanzhorizontalin einevorgegebeneRichtungbewegen.Bei Fourierbewegungbewegensichdie Punkte,ausdenendasObjekt bestehtkohärentin Objektrichtung.Bei Thetabewe-gungbewegensichdiePunkte,mit gleicherGeschwindigkeit entgegengesetztzurObjek-trichtung.Aus der neuronalenAktivität wurde die Selektivität der Antwort über einenRichtungsindex (DI) berechnet.Es wurden 77 horizontal richtungsselektive MT- (2Affen) und 17 horizontalrichtungsselektive MST-Neurone(1 Affe) abgeleitet.Die Vor-zugsrichtungder MT-Neuronedrehtsich bei Thetabewegunggegenüberder Fourierbe-wegungscheinbarum (DI_Fourierbewegung= 0.70,DI_Thetabewegung= -0.23).Wennalsoein Neuronbei Fourierreizvon der Bewegungsrichtungnachlinks aktiviert wurde,so wurdeesbei Thetabewegungbei Objektbewegungnachrechtsaktiv. DasVerhältnisder Aktivitätenin Nullrichtung bei Thetabewegungund Vorzugsrichtungbei Fourierbe-wegungunterscheidetsichnicht signifikantvon 1 (Regressionssteigung0.81,p = 0.09),währenddasVerhältnisderAktivitätenin Vorzugsrichtungbei ThetabewegungundVor-zugsrichtungbei Fourierbewegung signifikant niedrigerals 1 ist (Regressionssteigung0.38,p < 0.001).MST-NeuronereagierenaufdieThetabewegungsowohl in RichtungderObjektbewegung,alsauchin RichtungderretinalenBildverschiebungmit erhöhterAkti-vität, dadurchwird ihre Richtungsselektivität deutlichreduziert(DI_Fourierbewegung=0.86,DI_Thetabewegung= -0.14).Sowohl dasVerhältnisderAktivitätenin Nullrichtungbei Thetabewegung und Vorzugsrichtungbei Fourierbewegung als auchdasVerhältnisderAktivitätenin Vorzugsrichtungbei ThetabewegungundVorzugsrichtungbei Fourier-bewegungunterscheidensichnicht signifikantvon 1 (Regressionssteigung1.02,p = 0.44bzw. 0.83, p = 0.23). DieseErgebnissedeutenan, daßauchwährendder AusführungeinerRichtungsdiskriminationsaufgabedie Neuroneim Areal MT exklusiv die RichtungderretinalenBildverschiebungkodieren,währenddie Neuroneim Areal MST die wahr-genommene Objektbewegung und die retinale Bildverschiebung wiedergeben.


BEWEGUNG 6

Neuronal responses to three superimposeddir ections of visual motion

Kar el Hol & Stefan Treue

Cognitive Neuroscience Laboratory, Department of NeurologyUniversity of Tübingen

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Survival candependon seeingtransparentmotion, i.e. multiple directionsof motion atone location. Imaginea shadow moving acrossleaves shakingin a breeze.Computeralgorithmsfor analyzingmoving imageshave difficultieswith transparency. They assignonemotion vectorto eachpoint, thusfailing whenconfrontedwith transparency. Usingrandomdot patternsmoving acrosseachother is a way to studyhow the visual systemsolvesthis problem.Thesepatternsarenormally seenasmoving surfaceseachwith itsown motion direction.Perceptionof motion direction is basedon the activity of direc-tion-selective neurons,which responddifferently to different directions of motion.Responsesof a populationof theseneuronsto movementin onedirection(1DS) form asingle-peaked distribution. We previously reported(Hol & Treue,Soc.Neurosci.Abstr.97) thatresponsesof direction-selective neuronsin areaMT of macaquemonkeys to twosuperimposedrandomdot patterns(2DS) are well predictedby the scaledsum of theresponsesto the1DS.Giventhebroadtuningof thesecells,two peaksonly appearwhenthe motionsareforming obtuseangles,muchlarger thanthe minimal anglethat is per-ceptuallysegregated.We werewonderingif this predictionstill holdsfor a stimuluscon-sisting of three transparentlysuperimposedrandomdot patternsmoving at a relativeangleof 120˚ (3DS).Whendirectionalcellsarepresentedwith the3DS,their activity isnoisy(low signalto noiseratio)andshows muchlessmodulationwith stimulusdirectioncomparedto the1DS.Notwithstanding,it is possibleto predicttheir activity asthesumof threeequalgaussians(the bestgaussianthat fits the 1DS) centered120˚ away fromeachother, with theonly freeparameterbeingthemodulationabove baseline.Dueto thelow modulation,the task of perceiving 3 simultaneousdirectionsof motion becomesalmost impossible if subjects are not allowed to track the dots visually or attentively.


BEWEGUNG 7

Attention modulates apparent stimulus contrast in thesuperior temporal sulcus in the macaque monkey

Julio C. Martinez Trujillo & S. T reue

Cognitive Neuroscience Laboratory, Neurology DepartmentUniversity of Tübingen

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We have previously demonstratedthatdirectingattentionto oneof thetwo stimuli insidethereceptivefield (RF)of direction-selectivecellsin macaquemonkey superiortemporalsulcus(STS)decreasesthecontribution of theunattendedstimulusto thecellsresponses(Treue& MartínezTrujillo, Nature,1999).This decreasecouldbemimicked in trials inwhich theanimalwasonly fixating by loweringthecontrastof thestimulusthat is unat-tendedin the other condition, suggestingthat attentioneffectively shifts the contrastresponsefunction (Treue& MartínezTrujillo, CurrentPsychologyof Cognition,1999).Sucha shift would createthe largestattentionalmodulationfor stimuli with contrastsalongthesteeppartof thecontrastresponsefunction.Wetestedthispredictionmeasuringthe magnitudeof the attentionalmodulationat different contrastlevels whenmacaquemonkeys switchedattentionbetweentwo stimulusconfigurationslocatedinsideandout-sidetheRFof directionselectiveneurons.Whenthecontrastchangewassuchthatit low-eredthecells responsesbetween40-60%relative to the firing ratein the 100%contrastconditiontheattentionalmodulationof responseswasstrongest.This resultsupportsthehypothesisthat attentioninfluencesthe cells responsesmodulatingapparentstimuluscontrast.


BEWEGUNG 8

Form discrimination within the motion system in a visualsearch task

Adrian von Mühlenen & Hermann J. Müller

Institut für Allgemeine Psychologie, Universität Leipzig

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Visual searchfor motion-formconjunctionscanbe efficient whenthe form discrimina-tion requiredis easy(e.g.,searchfor upward-moving line tilted 45˚ from verticalamongstvertical upward-moving lines and 45˚-tilted stationarylines). Furthermore,searchismore efficient when the target is a memberof the moving, rather than the stationary,lines. Driver and McLeod (1992) took this searchasymmetryto indicate that grossaspectsof form are discriminatedwithin a motion filter representingonly the movingitems,whereasdiscriminationof stationaryitems(andall fine discrimination)relieson astatic form system.

Alternatively, moving searchmay be facilitated,relative to stationarysearch,becauseitexploits differentialmotion velocity signalsgeneratedby the target anddistractorlines.Whenasegmentof amoving line passesthroughthereceptivefield of amotion-sensitivecell, its velocity signal is minimal whenthe anglebetweenthe lines orientationanditsmotion direction is 0˚ (vertical upward-moving distractor)andhalf of maximumwhenthe angle is 45˚ (45˚-tilted upward-moving target).

Thevelocity signalhypothesiswastestedusingthe following targetanddistractorstim-uli: Experiment1, 45˚-tiltedandvertical lines (sameasDriver & McLeod);Experiment2, 45˚-tilted andminus-45˚-tiltedlines; Experiment3, Xs anddiamonds;Experiment4,verticaland45˚-tiltedlines,with rolesof targetanddistractorsreversedrelative to Exper-iment 1.

Theadvantagefor moving overstationarywaslargestin Experiment1, reducedin Exper-iment 2 (whentarget anddistractorsproducedthe samevelocity, but differentdirectionsignals),andabolishedin Experiment3 (whentargetanddistractorsproducedthesamevelocityanddirectionsignals).Experiment4 showedthatthesearchasymmetryobservedin Experiment1 waseliminatedwhentherolesof targetanddistractorswerereversed(afeature-basedsearchasymmetryalongthelinesof TreismanandGormican,1988).Thus,moving searchis facilitatedonly whendifferentialmotionsignalinformationwasavail-able. Consequently, there is no needto assumethat form is discriminatedwithin themotion system.

Driver, J., & McLeod, P. (1992). Reversing visual search asymmetries with conjunctions of move-ment and orientation. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Perfor-mance, 18, 22-33.

Treisman, A., & Gormican, S. (1988). Feature analysis in early vision: Evidence from search asym-metries. Psychological Review, 95, 15-48.

Postersitzung: Aufmerksamkeit

118 Postersitzung: Aufmerksamkeit

AUFMERKSAMKEIT 1

Erwartungsbasierte Prozesse in dercross-dimensionalen Pop-Out-Suche

Brit Reimann & Hermann J . Müller

Institut für Allgemeine Psychologie, Universität Leipzig

brit.r [email protected]

Sind frühevisuelleSuchprozessetatsächlichrein automatisch?In mehrerenExperimen-ten wurde der Frage nachgegangen,ob Top-down-Prozessedie visuelle SuchenachinnerhalbeinesBlocks variablenFarb- und Orientierungs-Popout-Targets(cross-dimen-sionale Suche) erleichtern.

Die Experimentekombinierteneine cross-dimensionalePopout-Suchaufgabemit einerCueing-Manipulation,in der die Versuchspersonvor der DarbietungdesSuchdisplayseinenHinweisreizmit InformationüberdiewahrscheinlicheDimension(Farbe,Orientie-rung) bzw. daswahrscheinlicheMerkmal desTargets(rot, blau, rechtsgeneigt,linksge-neigt) im folgendenDisplayerhielt.Der Hinweisreizkonntedabeientwederdirekt sein,d.h.dasmöglicheTargetzeigen,odersymbolisch(z.B.dasWort “rot”). In getrenntenSit-zungenwurde eine Dimension(z.B. Farbe)bzw. ein spezifischesTargetmerkmal(z.B.rot) als Cue vorgegeben.

Esergabensichein Reaktionszeit-Vorteil in beidenBedingungenfür valideDimensions-cues(im VergleichzuneutralenCues)sowie einNachteilfür invalideCues.SpezifischereHinweisreiz-Information über das wahrscheinliche Targetmerkmal (Featurecue)erbrachtekeinezusätzlichenCueing-Effekte. Ein weiteresErgebniswar, dassder unterneutralenCueing-BedingungenbeobachtbareReaktionsvorteil bei gleicher Dimensionim vorhergehenden Trial (Intertrial-Effekt) bei validen Cues signifikant reduziert war.

Die signifikantendimensionsspezifischenCueing-Effekte, einschliesslichder Minimie-rung der Intertrial-Effekte, sprechendafür, dassauchbei frühen Detektionsvorgängen(Popout)erwartungsbasierteProzesseeineRolle spielen.DieseProzessebewirken eineEinstellungauf dimensionsbasierteSalienzmechanismen,nicht abereineEinstellungaufspezifischeMerkmalsdetektoreninnerhalbdieserDimension.Diese Ergebnisselassensich im Rahmendes “Dimensionsgewichtungs”-Ansatzesvon Müller und Kollegen(1995, 1996) interpretieren.

Postersitzung: Aufmerksamkeit 119

AUFMERKSAMKEIT 2

Lokalisierung von Teilprozessen der visuellen Suche -eine korr elationale fMRT-Studie

Gisela Müller-Plath, Stefan Pollmann & D. Yves von Cramon

Institut für Psychologie, Universität Halle

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In der vorliegendenStudiewurdemit Hilfe der funktionellenMagnetresonanztomogra-phie (fMRT) untersucht,welche Hirngebietean welchenTeilprozessender visuellenSuche beteiligt sein könnten.

Zur ZerlegungdervisuellenSuchein Teilprozessewurdedasvon unsentwickelteReak-tionszeitmodellSTRAVIS (STRAtegienderVIsuellenSuche;Müller-Plath1998,Müller-Plath& Pollmann1999)verwendet.FünfVersuchspersonenführteneineMerkmalssuchemit abgestufterZielreiz-Ablenker-Ähnlichkeit durch.EineModellanpassungvon STRA-VIS andie empirischenReaktionszeitenlieferte individuelleSchätzungender folgendenSuchparameter:GrößedesAufmerksamkeitsfokus,Verweildauerder Aufmerksamkeit,Verlagerungsdauerder Aufmerksamkeit und Anzahl der Verweil- und Verlagerungs-schritte.Die geschätztenParameterwertewurdenmit denAktivierungenin verschiede-nen Hirngebieten in Beziehung gesetzt.

Dabeinahmenwir an,dassHirngebiete,die mit demPrüfenderObjekte(Merkmalsauf-merksamkeit) zu tun haben,in ihrer Aktivierungmit demParameter“VerweildauerderAufmerksamkeit”, multipliziert mit der Anzahl der Verweilschritte,korrelieren.Dieszeigtesichfür denposteriorenSulcusfrontalis inferior, denhorizontalenSulcusintrapa-rietalis(SIP),extrastriärevisuelleArealeim BereichdesGyruslingualisundGyrusfusi-formis unddasprä-supplementärmotorischeAreal (Prä-SMA).In denextrastriärenvisu-ellen Arealen und dem horizontalen Segment des SIP zeigte sich zudem eineLateralisierungder Aktivierung: Mit abnehmenderGrößedes Aufmerksamkeitsfokusverlagertesich der Schwerpunktder Aktivierungvon rechtsnachlinks. Weiterhinnah-menwir an,dassHirngebiete,diemit dervisuell-räumlichenAufmerksamkeit in Zusam-menhangstehen,in ihrerAktivierungmit derAnzahlderVerlagerungenkorrelieren.Sol-cheGebietewarenderanterioreSulcusfrontalis inferior, dasanterioreSegmentdesSIPsowie deranterioreGyruscinguli. Weiterhinauffällig wareinemit derSuchschwierigkeitstarkansteigendeAktivierung im Cuneusund einegeringereim Thalamus,die aberinihrem Verlauf mit keinem der beiden Parameter vollständig korrelierte.

Insgesamtidentifiziertenwir zwei vermutlich miteinanderverbundeneNetzwerke, vondenendaseineanderModulationderMerkmalserkennungdurchAufmerksamkeit betei-ligt ist und dasanderefür die Anwendungder Merkmalsaufmerksamkeit auf verschie-deneräumlichePositionenzuständigist. Der Cuneusund / oderder ThalamuskönntenSchnittstellenzwischendenbeidenNetzwerken enthalten.Der Wechselin der Laterali-sierungmit abnehmenderFokusgrößebestätigtBefundeausderLiteratur, nachdenendierechteHirnhälfteeheraufdieVerarbeitungglobalerReize,die linkeaufdie lokalerReizespezialisiert ist.


AUFMERKSAMKEIT 3

Imaging visual dimension changes

Ralph Weidner, S. Pollmann, H.J. Müller & D . Y. von Cramon

University of Leipzig, Department of Experimental Psychology

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Detectionof a ‘pop-out’ target is slowed when the target-definingdimensionis notknown in advance.Furthermore,thereis a reactiontimecostwhentargetsonconsecutivetrials aredefinedin differentdimensions,relative to beingdefinedwithin the samedi-mension(Müller, Heller & Ziegler, 1995;Müller & Found,1996).To explain theseef-fects,Müller andhis colleaguesproposedthat objectdimensionsareassignedselectionweights,with theweightsettingpersistingacrosstrials.Thegoalof thepresentstudywasto investigate the functional neuroanatomyunderlyingattentionalweighting of the di-mensions colour and motion, by means of fMRI.

BOLD responseswereacquiredduringvisualsearchfor ‘pop-out’ targets.Stimulusdis-playsconsistedof a matrix of 6 x 6 distractors:greensquaresmoving sinusoidallyalongthehorizontalaxis.A targetdifferedfrom thedistractorsin eithercolour(redor blue)ormotiondirection(45˚or 125˚rotatedfrom thehorizontalaxis).In two controlconditions,targets were consistentlydefinedwithin the samedimension:colour or motion. In across-dimensioncondition,the target-definingdimension,colour or motion,variedran-domly across trials.

Event-relatedanalysisof dimensionalchange-relatedBOLD responserevealedincreasesin left frontopolar(BA10) andanteriorcingulatecortex (BA32), in posteriorparietalar-eas(intraparietalsulcus,cuneus,cuneus/precuneusborder),aswell asdorsaloccipitalar-eas(hMT+ complex). Activation in striatecortex wasdecreased.A blockwisecompari-son of the combinedcontrol-blockswith the cross-dimension-blockrevealeda largelycomparablepatternto the changerelatedactivation. However, anteriorcingulatecortexshowed a stronger tonic activation, compared to its change-related signal increase.

This patternof activationssuggestscontrolof cross-dimensionalattentionshiftsby fron-topolarcortex, modulatingvisual cortical processingby increasedactivation in higher-tier areasandsuppressionof activationin lower-tier areas.Activationin theanteriorcin-gulate cortex may reflect a continuous ‘divided-attention’ set.

Found, A., & Müller, H. J. (1996). Searching for unknown feature targets on more than one dimen-sion: Investigating a "dimension-weighting" account. Perception & Psychophysics, 58 (1), 88-101.

Müller, H. J., Heller, D, & Ziegler, J. (1995). Visual search for singleton feature targets within andacross feature dimensions. Perception & Psychophysics, 57, 1-17.


AUFMERKSAMKEIT 4

Visuelle Suche nach größendefinierten Zielobjekten bei derEbbinghaus-Illusion:

Hemmende und förderliche Effekte der Kontextobjekte

Astrid Busch & Hermann J. Müller

Institut für Allgemeine Psychologie Universität Leipzig

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Wird die scheinbareGrößevon Objektenparallelfür alle Stimuli im Feldberechnet,undunter welchenBedingungenerfolgt die Berechnungoptimal?DiesenFragenwurde indreiSuchexperimentennachgegangen,in welchenmittelsEbbinghaus-Figuren- ein inne-rer Testkreisumgebenvon mehrerenKontextkreisen- die scheinbareGrößeder Test-kreisemanipuliertwurde.Es war die AnwesenheiteinesTarget-Testkreiseszu detektie-ren, der retinal größer war als die anderen Distraktor-Testkreise. Eine wichtigeManipulationbetrafdasGrößenverhältniszwischenTarget-Test-undTarget-Kontextkrei-sen:dieseswar entwederkonsistent(großerTestkreisumgebenvon kleinerenKontext-kreisen,die dasTargetgrößererscheinenließen)oderinkonsistent(großerTestkreisundgrößereKontextkreise,diedasTargetkleinererscheinenließen).Als Neutralbedingungenwurden Testkreiseohne Kontextkreise präsentiert.Vorexperimentezeigten,daß unterkonsistentenSuchbedingungendie Suchreaktionszeitenunabhängigvon der Anzahl derEbbinghaus-Figurenim Display sind und die Manipulationder scheinbarenGrößedieDetektiondesTargetreizesgegenüberder Neutralbedingungbeschleunigenkann - wasfür präattentive, räumlich paralleleVerarbeitungscheinbarerGrößespricht. In den zuberichtendenExperimentenwurdendie AnzahlderKontextkreisesowie die DistanzundderHelligkeitskontrastzwischenTest-undKontextkreisensystematischvariiert, um denEinfluß dieser- in psychophysischenExperimentenwirksamen- Kontextkreis-Eigen-schaftenim Suchparadigmazu spezifizieren(die Anzahl der Ebbinghaus-Konfiguratio-nenim Displaywurdebei7 konstantgehalten).In allenExperimentenkonntedieTarget-Detektionum soschnellererfolgen,je besserdie Testkreisevon denKontextkreisendif-ferenziertwerdenkonnten(d.h.bei geringererAnzahlderKontextkreisesowie größererDistanzundHelligkeitskontrastzwischenTest-undKontextkreisen).Dieserdenpsycho-physischenResultatenentgegengesetzteBefundlegt esnahe,daßsichdieUnterdrückbar-keit der- aufgabenirrelevanten- KontextkreiseförderlichaufdievisuelleSucheauswirkt.TrotzdemkanndieAnwesenheitderKontextkreisein denkonsistentenSuchbedingungen(großer Testkreis und kleine Kontextkreise) die Target-Detektion signifikant erleichtern.


AUFMERKSAMKEIT 5

Visual Search strategies in a featureand conjunction search task

Andr eas Sprenger, Wolfgang Heide, Carsten Moschner & Detlef Kömpf

Medizinische Universität Lübeck, Klinik für Neur ologie

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Thereareonly few investigationsthatanalyseeye movementsin featureandconjunctionsearchtasks.In ourstudyit wasourexplicit aimto initiatesaccadicvisualsearchin orderto quantify factors that are involved in search strategies.

Tensubjectsparticipatedin a numberof singlefeatureandconjunctionsearchtaskwith0, 1, 4 or 8 targets among 40, 60 or 80 items with the features colour and form.

Theserialsearchtask(form) showedthatsubjectshadoneor moregeneralsearchstrate-gies(e.g.circular, backandforth, 8-shaped).In the parallelsearchtask(colour) searchstrategiesweredisturbedby thepop-outeffectof colourandled to fewersaccades.In theconjunctionsearchtasksubjectsdirectedtheir saccadesto itemscarryingthecolour fea-ture more often than to items carrying different features.

Similar to attentionalvisual search,serial saccadicsearchfollows individual specificstrategiesof saccadicscanpathwhich aredisturbedby the pop-outeffect of colour inparallelor conjunctionsearchtasks.In conjunctionsearchthe “normal” searchstrategyused colour information of the items for fast target detection.


AUFMERKSAMKEIT 6

Investigating automatic processing in texturesegmentation with event-related potentials

Anna Schubö, Cristina Meinecke & Erich Schröger

Universität Muenchen, Institut für Psychologie

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Thepresentcontribution dealswith thequestionof automaticityand/orplasticityof pro-cessesin earlyvision.Oneof thefunctionsusuallyattributedto earlyvision is thedetec-tion of irregularitiesin theenvironment.To guaranteethat theorganismprocessesall ofthe informationrelevant for its appropriatebehavior, thedetectionof irregularitiesmustoccurautomatically, thatis, alsowhenprimarily noattentionwasallocatedtowardsthem.Irregularity detectionis believed to also underliesomeforms of texture segmentation.Therefore,texturesegmentationtasksmighthelpin understandingautomaticityandplas-ticity of early perceptual processes.

We investigatedtheautomaticityof texturesegmentationby recordingevent-relatedpo-tentialswhich allow to investigateprocessingalsowhenno overt responseis given.Twoexperimentsinvestigatedtheroleof attentionin texturesegmentationby varyingtaskrel-evanceof thetexturestimuli. Participantshadto eitherdiscriminatehomogeneousor in-homogeneous textures or had to perform a Go-Nogo task of varying complexity.

Two componentswerefoundto besensitive to texturesegmentation,a posteriorN2 andtheP3.Both componentswerealsoobservedwhentexturesegmentationwastask-irrele-vantandparticipantsperformedtheGo-Nogotask.However, while theposteriorN2 wasnot affectedby thecomplexity of theGo-Nogotaskandthusshowedsomedegreeof au-tomaticity, theP3wasfoundto bedependenton theattentionalresourcesleft over by theprimary task.


AUFMERKSAMKEIT 7

Attentionale Modulation von fMRT-Akti vität in Ar ealendes Posterior Parietalen Cortex bei Visueller Suche

nach Konjunktionen und Merkmalen

Tobias Donner, Andreas Kettermann, Eugen Diesch, Arno Villringer &Stephan A. Brandt

Neurologische Klinik, Charité, Humboldt-Universität, Berlin

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VisuelleSuchestellt in derRegelhöhereAnforderungenanvisuelleSelektionsmechanis-men,wenn sich die Zielobjektevon den Distraktorennur durch eine KonjunktionvonelementarenMerkmalenunterscheiden,alswenndie ZielobjekteeinzigartigeMerkmaleaufweisen.Modelle der visuellenSucheunterscheidensich hinsichtlichder postuliertenSelektions-mechanismenund in derAnnahmeeinerDichotomieodereineskontinuierli-chenÜbergangeszwischenbeidenSuchtypen.Wir testetenmit Hilfe der funktionellenMagnetresonanz-tomographie(fMRT) folgendeHypothesen:1. Aufmerksamkeit modu-liert währendeiner KonjunktionssucheneuronaleAktivität in kortikalen Arealen,dieräumlicheAufmerk-samkeits-Shiftskontrollieren– im frontalenAugenfeld(FEF)undinverschiedenenRegionendesintraparietalenSulcus(IPS).2. WährendeinerMerkmalssu-che findet sich in diesen Arealenkeineattentionale Modulation.

Die ReizanordnungenbestandenausGruppenvon gelbenoder blauenund vertikalenoderhorizontalenBalken.Um Augenbewegungenzu verhindern,wurdendie Anordnun-gennacheinerPräsentationsdauervon 80 ms maskiert.In Experiment1 war die Ziel-gruppein derexperimentellenBedingungdurcheineKonjunktionausFarbeundOrien-tierungdefiniertund in der Kontrollbedingungallein durchdie Farbe. In Experiment2war die Zielgruppein derexperimentellenBedingungallein durchdie Orientierungdefi-niert; die Kontrollbedingungglich der ausExperiment1. Die motorischenAnforderun-gen(Tastendruck)warenin denexperimentellenundKontrollbedingungenjeweils iden-tisch und die physikalischen Stimulationsparameterannäherndidentisch, so daßdifferentielleAktivierungenzwischendenBedingungendurch“Top-Down-Modulation”vonneuronalerAktivität bedingtseinsollten.Acht ProbandenführtendieAufgabenwäh-rend der fMRT-Messungen durch.

In Experiment1 wurdendasFEF und vier posterior-parietaleRegionenaktiviert: EineReg-ion in derVerbindungdesIPSmit dempostcentralenSulcus,eineim anteriorenTeildesIPS(AIPS), eineim posteriorenTeil desIPS(PIPS)undeinein derVerbindungdesIPSmit demtransversenokzipitalenSulcus.In Experiment2 wurdenüberlappende,abernicht identischeRegionenaktiviert. Die am weitestenausgedehnteund konsistentesteÜberlappung fand sich im rechten AIPS und PIPS.

Aufmerksamkeit moduliertalsowährendvisuellerSucheneuronaleAktivität in ArealendesNetzwerkes für räumlicheAufmerksamkeits-Shifts.Die Modulation ist aberinsbe-sonderein denposterior-parietalenArealenAIPSundPIPSnicht spezifischfür Konjunk-tionssuchen.DieseErgebnissesindkonsistentmit räumlich-seriellenSuchmodellenundsprechen gegen eine Dichotomie von Konjunktions- und Merkmalssuche.


AUFMERKSAMKEIT 8

Einflüsse visuell-räumlicher Aufmerksamkeit aufresiduales Sehen cerebral geschädigter Patienten undauf schwellennahes Sehen normalsichtiger Probanden

Dorothe A. Poggel, Erich Kasten, Eva M. Müller -Oehring &Bernhard A. Sabel


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Kannmit Hilfe einesvisuell-räumlichenHinweisreizesdie Aufmerksamkeit effektiv aufdie GesichtsfeldgrenzehirngeschädigterPatientengelenktwerden?WelcheAuswirkun-genhatdiesauf die Reizdetektionim Übergangsbereich?KönnendieseEffekte in einerschwellennahenWahrnehmungsbedingungmit normalsichtigenProbandensimuliertwerden?

23 Patientenmit cerebralbedingtenGesichtsfelddefektenwurdenmit hochauflösenderüberschwelligercomputergestützterCampimetrieuntersuchtund teilgeschädigteZonen(Übergangsbereiche)mittelswiederholterDurchführungderGesichtsfeldtestsbestimmt.DieseErgebnissewurdenmit BefundenauseinemcampimetrischenAufmerksamkeits-testverglichen,bei demmit Hilfe einesHinweisreizes(Posner-Paradigma)die Aufmerk-samkeit auf einenTeil der Gesichtsfeldgrenzegelenktwurde.Analog dazuwurden23normalsichtigeProbanden(gematchtnachAlter, Geschlechtund PositiondesHinweis-reizes im Gesichtsfeld) mit überschwelligen und schwellennahen Reizen untersucht.

Im Vergleichzu denNeutralbedingungenverbessertsichbei denPatientenin Durchgän-gen mit validen Hinweisreizendie Reizdetektion,ohnedaßsich dasAntwortkriteriumändert;außerdemverringernsich die Reaktionszeitenim Bereich des Hinweisreizes.Auch in der invaliden Cue-Bedingungverbessernsich Detektionund Reaktionszeiten,d.h. der Aufmerksamkeitseffekt enthält nicht nur eine spezifische,sondernauch eineunspezifischeKomponente.Die Stärke derVerbesserunghängtmit derGrößedesÜber-gangsbereichszusammen,d.h. Patientenmit “weichen” Gesichtsfeldgrenzenprofitierenstärker von der Aufmerksamkeitsausrichtung.Bei normalsichtigenProbandensind dieAuswirkungendesHinweisreizesabhängigvonderStimulationsbedingung:WährendbeiüberschwelligenReizenhemmendeEffektevorliegen,hatderHinweisreizunterschwel-lennahen Bedingungen positive Effekte auf Reizdetektion und Reaktionszeit.

Grundlagefür denÜbergangsbereichsehgeschädigterPatientensind vermutlich teilge-schädigteneuronaleGebietemit residualerSehkapazitätabererhöhtenWahrnehmungs-schwellen.EineAusrichtungderAufmerksamkeit auf diesenÜbergangsbereichkanndieSchwellensoweit herabsetzen,daßdie Wahrnehmungverbessertbzw. überhauptbewußtwird. Unter sehrgutenWahrnehmungsbedingungen,wie z.B. bei der überschwelligenStimulationderNormprobanden,odersehrschlechtenVoraussetzungen,z.B. bei derSti-mulationkomplett blinder Bereichevon Patientenmit glattenGesichtsfeldgrenzen,hatdie Aufmerksamkeitsausrichtungdagegen keine oder sogar negative Auswirkungen.DieseErgebnisseweisenauf einekurzfristigePlastizitätin GebietenresidualenSehenshin, diemöglicherweisefür dieRehabilitationsehgeschädigterPatientenausgenutztwer-den kann.


AUFMERKSAMKEIT 9

Acute effects of alcohol on covert and divided attention in men

Tilman Schulte, Eva M. Müller -Oehring, Hans Strasburger, Erich Kasten& Bernhard A. Sabel

Medizinische Psychologie Universität Magdeburg

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We investigatedtheeffect of acutemoderatealcoholdoseson dividedandcovert visualattention.While severalstudiesidentifieddividedattentionto besensitive to alcoholef-fects,the impactof alcoholon covert attentionis still not studieddespiteits importantrole in perception.We testeddivided andcovert attentionusinga computer-basedstan-dardizedtestbatteryin 46 right-handedmalevolunteers(meanage28.5years).Thede-sign of the studyinvolved a double-blindtrial with an alcoholanda placebocondition;measurementsweretaken beforeandafter an oral doseof 0,6 g/kg alcoholversuspla-cebo.In the divided-attentiontask simultaneousvisuo-spatialand auditory stimulationwasapplied.Covertattentionwasmeasuredby theinternal(cognitive)actof shiftingspa-tial attentionfrom oneplacein thevisualfield to anotherwithoutheador eyemovements.Theattentionalshift wasmanipulatedby a centralarrow cue,indicatingtheplace(left orright) of thetargetstimulus(cue-valid cases).Underthedividedattentioncondition,reac-tion timesweresignificantlyprolongedafter alcohol ingestioncomparedto placebo.Ashift of covert attention(pre-postchange)wasalsosignificantlydifferentbetweentheal-cohol andplacebogroups.This changeof the validity effect (differencebetweenvalidandinvalid responsetimes)afterconsumingalcoholshoweda lateralizedreactionpatternwith a significantlossof spatialorientingto stimuli in theleft visualfield. In theplacebogroup,no significantdifferencesin theright-left performancewereobtained.Theresultssuggestthat sensory-attentionalmechanismsplay a key role in alteredvisualperceptualperformanceafteralcoholingestion.Furthermore,differencesbetweentheright andleftvisual field in thecuedtarget-detection(Posner)taskpoint to a right-hemisphericatten-tional priming process on which alcohol exerts its effects.


AUFMERKSAMKEIT 10

Beeinflussen Stimmungen die Wahrnehmungeiner qualitativen Reizveränderung?

Matthias Kliegel, Andrea Horn & Heinz Zimmer

Deutsches Zentrum für Alternsforschung an der Universität Heidelberg

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Die Untersuchungbefaßtsichmit derFrage,ob in evoziertenPotentialen(ERP)derEin-fluß von Stimmungenauf die WahrnehmungeinerqualitativenReizveränderungnachge-wiesen werden kann.

Hierzu wurden 102 Versuchspersonenin drei unabhängigeGruppeneingeteilt. JederGruppewurdeein ca. 3-minütigerVideofilm gezeigt,der in einerGruppeeinepositiveStimmung,in der zweiteneine negative und in der dritten Gruppeeine neutraleStim-mungerzeugensollte.AnschließendwurdendenProbandenim Abstandvon7 Sekundenzwei akustischeReizepräsentiert:ein weißesRauschensowie die Ziffer 1. Das ERPwurdeanCz mit denOhrläppchenalsReferenzerfaßtundpeak-to-peak(P3minusN1)ausgewertet.

Die ErgebnissezeigeneinensignifikantenStimmungseffekt, wennmandasERPauf dasweißeRauschenmit demERPauf die Zahl 1 vergleicht.Post-hocAnalysenweisendar-aufhin, daßdieserEffekt vor allemaufdenUnterschiedzwischennegativerundneutralerStimmungzurückgeht,insofernalsPersonenmit negativer im GegensatzzuPersonenmitneutraler Stimmung keinen Anstieg im ERP zeigten (Vergleich ERP1 - ERPRauschen).

Die ResultateunterstützenVermutungenüberdenEinfluß von Stimmungenauf basaleWahrnehmungsprozesseund zeigen,daßdiesmit demERPsensitiv nachgewiesenwer-denkann.TheoretischfügensichdieErgebnissein Überlegungenein,dieeinenaufmerk-samkeitsreduzierenden Effekt von negativen Stimmungen postulieren.


AUFMERKSAMKEIT 11

Implicit per ception in patients with visual neglect:lexical specificity in repetition priming

Stefan R. Schweinberger and Volker Stief

University of Glasgow, Scotland

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Twelve patientswith left-sidedneglect, 5 patientswith unilateralleft-sidedhemianopiaand16 matchedcontrolsperformedlexical decisionsfor foveally presentedtargetwordsor pseudowords.Target wordsor pseudowordscould be precededby the samestimuli,presentedfor 150 ms as primesin either the left or the right visual hemifield.As ex-pected,hemianopicpatientsshowed no priming from primesin the left hemifield,al-thoughthey did show priming from primesin the right hemifield. In contrast,patientswith left-sidedneglect showed highly significant repetitionpriming even when primewordshadbeenpresentedin theneglectedleft hemifield,andtheamountof priming wascomparableto thatobservedfrom primesin theright hemifield.This priming effect wasattributedto lexical access,becauseno repetitionpriming wasobserved for pronounce-able pseudowords. In striking contrastto the priming results,neglect patients´explicitrecognitionperformancefor theseprimestimuli wasat chancefor the left hemifield,al-thoughit wasnearperfectfor the right hemifield.This demonstratesthat the observedpriming effectsin the left hemifieldwereindeedcausedby stimuli thatwerenot explic-itly perceived.


AUFMERKSAMKEIT 12

Nicht identifizierbar e Reize könnenAufmerksamkeit auf sich ziehen

Rolf Verleger, Piotr Jaskowski & Rob van der Lubbe

Klinik für Neur ologie, Medizinische Universität zu Lübeck

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Kurz dargebotene“Bahnungs”-Reize,denenähnliche,gut sichtbare“Haupt”-Reizefol-gen,können- obwohl unidentifizierbar(“Metakontrast”) - die Reaktionauf die Haupt-reizebeeinflussen.Wir fragtenuns,ob solchenBahnungsreizendie lateral-parietale“L-250” folgt, daselektrophysiologischeKorrelatvonAufmerksamkeitszuwendung(lateral-parietaleEEG-Negativität 250msnachReizbeginn, die größerkontralateralals ipsilate-ral zum relevanten Reiz ist (Wauschkuhn et al. 1998).

Die Bahnungs-Hauptreiz-Asynchroniebetrug75 ms wie bei Klotz & Neumann(1999)(Bahnungsreizeunidentifizierbar)oder 150 ms (Bahnungsreizeidentifizierbar).Haupt-reiz-PaarebestandenausQuadratundKaro,die Versuchspersonenmusstenauf derSeitereagieren,auf der ihr Zielreiz (z.B. dasKaro) war. Das Bahnungsreiz-Paar konnte(in50% der Durchgänge)den Zielreiz enthalten,gleich- oder gegenseitigzum Hauptreiz.Versuchspersonenkamennur in dieAuswertung,wennsiebei75msSOA in einemzwei-tenVersuchs-Teil nicht identifizierenkonnten,ob im Bahnungsreiz-PaarderZielreiz ent-haltenwar odernicht. Ergebnisse:Zielreizeim unerkennbarenBahnungsreizlöstennureine schwacheL-250 aus,signifikant kleiner als bei erkennbaren(SOA 150 ms) Bah-nungsreizen.Zielreize im Hauptreizlöstendie L-250 dannaus,wenn sie relativ zumBahnungsreizdie Seitewechselten.Dieswar nachunerkennbarenunderkennbarenBah-nungsreizen gleich.

UnidentifizierbareBahnungsreizeziehen selbst nur wenig Aufmerksamkeit auf sich(schwacheL250aufdenBahnungsreiz),hinterlassenaberin derL-250aufdenfolgendenHauptreizeine elektrophysiologischeSpur von Aufmerksamkeitszuwendung,die aus-drückt, dassdort die gleiche Reorientierungvon Aufmerksamkeit nötig ist wie nacherkennbaren Bahnungsreizen.

Klotz, W., & Neumann, O. (1999) Motor activation without conscious discrimination in metacon-trast masking. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance25:976-992

Wauschkuhn, B., Verleger, R., Wascher, E., Klostermann, W., Burk, M., Heide, W., & Kömpf, D.(1998) Lateralised human cortical activity for shifting visuospatial attention and initiating sac-cades. Journal of Neurophysiology 80:2900-2910


AUFMERKSAMKEIT 13

Zeitschätzen und Memorieren: gegenseitige Beeinflussung?

Indra Rosendahl, Stefan Mattes, Rolf Ulrich & Thomas Rammsayer

Erberhard-Karls-Uni versität Tübingen, Psychologisches Institut

indra.r [email protected]

ZahlreicheexperimentelleBefundelassenvermuten,daßder Verarbeitungvon Zeitdau-ern im Millisekundenbereichein eher perzeptiv-sensorischerMechanismuszugrunde-liegt; Zeitdauernim Sekundenbereichwerdenhingegen eher kognitiv, also durch dasArbeitsgedächtniskontrolliert (sieheBlock, 1990).Unsinteressiert,welcheProzessedesArbeitsgedächtnissesbei derkognitivenVerarbeitungvon Zeitinformationbeteiligtsind.In unsererStudiewurde zunächstdasSubsystemdesArbeitsgedächtnissesuntersucht,daspostulierterMaßenfür die Verarbeitungvon sprachlicherInformationverantwortlichist: die artikulatorischenSchleife(Baddeley, 1992).Wenndie Wahrnehmungvon Sekun-denintervallen durchdie artikulatorischeSchleifevermittelt wird, sollte eineNebenauf-gabe,diediesesSubsystembeanspruchtdieDiskriminationvonSekundenintervallenstö-ren, nicht aber die Leistung in der Diskrimination von Millisekundenintervallen.

Die Doppelaufgabebestandauseiner Zeitdiskriminationsaufgabeund der Gedächtnis-aufgabevon Sternberg (1969):Versuchspersonensolltendie DauereinesTonesim Ver-gleichzu einemStandardtonbeurteilen.Gleichzeitigsolltenzuvor präsentierteBuchsta-ben (Gedächtnis-Set)memoriertwerden.Die Bedingung“Standardton”war zweistufig(100 vs. 1000 ms) und die Bedingung “Gedächtnisaufgabe” dreistufig (Größe desGedächtnisset6, 1 oder 0 Buchstaben)realisiert.Gemessenwurde die Unterschieds-schwelle (DL) für die Zeitaufgabe und die Reaktionszeitenund FehleranzahlderGedächtnisaufgabe.

Die ReaktionszeitenderGedächtnisaufgabeverlangsamtensichmit steigenderGrößedesGedächtnissets.Im Gegensatzjedoch zu ähnlichen Untersuchungen(z. B. Fortin,Rousseau,Bourque& Kirouac, 1993) zeigtesich kein Effekt der GedächtnisbelastungaufdieDiskriminationvonZeitdauern.Wederfür Millisekundenintervallenochfür Inter-valle im Sekundenbereichgab es einenAnstieg desDL mit steigenderBelastungdesGedächtnisses.

Die DatenunsereStudiezeigen,dassdasgleichzeitigeMemorierenvonBuchstabennichtmit derDiskriminationvon Zeitdauerninterferiert.UnterderAnnahme,dassdie von unsverwendeteGedächtnisaufgabedieartikulatorischeSchleifebelastet,liegt dieVermutungnahe,dassdie Verarbeitungvon Sekundenintervallen nicht durch Prozessein diesemSubsystemvermittelt wird. Die Verwendungeiner Nebenaufgabe,die eher räumlich-visuellenMechanismenunterliegt unddie selektive BeeinflussungderVerarbeitungvonMillisekundenintervallen sind geplant.

Block, R. A. (1990). Cognitive models of psychological time. Hillsdale, New Jersey: LawrenceErlbaum.

Fortin, C., Rousseau, R., Bourque, P., & Kirouac, E. (1993). Time estimation and concurrent non-temporal processing: Specific interference from short-term-memory demands. Perception &Psychophysics, 53, 536-548.


AUFMERKSAMKEIT 14

Neuronale Plastizität als Grundlagefür Vernier-Diskriminationsler nen?

Kristian F olta & Günter Meinhardt

Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Fachbereich Psychologie

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Die MehrzahlexistierenderTheorienerklärtÜberauflösungalseinePopulationsleistungorientierungsgetunterKanäle(Wilson & Gelb, 1984,Journalof the Optical SocietyofAmerica;Mussap& Levi, 1997,Vision Research37). Levi und Saarinen(1995,VisionResearch35) fandeneinenZusammenhangzwischenderVerbesserungderVernier-Dis-kriminationsleistungund einer Verengungder Orientierungs-Tuning-Funktion,für dieAutorenein Hinweis auf neuronalePlastizität.Die weiterePrüfungdieser“Plastizitäts-hypothese”war GegenstandunsererUntersuchung.Untersuchtwurdemit Maskierungs-,Diskriminations-und DetektionsversucheninnerhalbeinesPretest-Lernphase-Posttest-Designs.In derLernphasezeigtenalle Vpn eineVerbesserungihrer Vernier-Diskrimina-tionsleistung.Vor und nachder Lernphasewurdendie Orientierungs-Tuning-Funktionfür maskierteVernier-Stimuli, Orientierungsdiskriminationsschwellenfür gedrehte2-D-Gabor-Gitter undSummationskurven(Watson,1982,Vision Research22) für superposi-tionierte2-D-Gabor-Gitter bestimmt.Die Orientierungs-Tuning-Charakteristikzeigtefüralle MaskenorientierungenherabgesetzteDiskriminationsschwellenim Posttest.DieOrientierungsdiskriminationsschwellenergabeneinenLerntransfervon Vernier- auf Ori-entierungsdiskrimination.Die SummationskurvenzeigtennachdemDiskriminationsler-nenmehrSummationzwischendenOrientierungskomponenten,die nicht auf die Maxi-mum-OrientierungderOrientierungs-Tuning-Funktionunddie TestfrequenzderVernier-Stimuli beschränktblieb. Zusammenfassenddeutendie Befundeauf eineErhöhungderBandbreitenschmalbandigerorientierungsgetunterKanäle.DieseneuronalenVerände-rungen scheinen die gesamte Population orientierter Kanäle zu betreffen.

Postersitzung:Raumwahrnehmung

134 Postersitzung: Raumwahrnehmung

RAUM 1

Flugnavigation, Geländedetails und Kartenmaterial:Wahrnehmung von Landmarken

Michael M. Popp, Björn Geerk & Ralf Müller

Institut für Arbeitswissenschaft, Universität der Bundeswehr München

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Flugkartenzur Sichtnavigation bilden die Erdoberflächenicht vollständigab. Die Dar-stellungbeschränktsich auf die Darstellungwichtiger, relevanterund markanterGege-benheitenin vereinfachterFormundFarbe.NebendiesenenthaltendieseKartenzusätzli-che Informationen,die in der Realitätnicht zu sehensind. Dabei handeltes sich umFlugbeschränkungsgebiete,Funknavigationshinweiseundähnliches.DasKartenmaterialist grundsätzlichweltweit standardisiert.ZwischeneinzelnenAusgabenverschiedenerHerstellergibt es jedoch Unterschiedein der farblichenGestaltungder dargestelltenGeländemerkmale.Pilotenvon Ultraleichtflugzeugen,die eherin Bodennähenavigieren,verwendenhäufig eine Abart der DeutschenGeneralkarte.Hier sind kaum VegetationoderBodenerhebungeneingetragen.Dafür werdenauf diesenKartenhauptsächlichalleStraßenundOrte,allerdingsstarkhervorgehoben,dargestellt.ZusätztlichenthaltendieseKarten Flugbeschränkungsgebiete.NeuerdingsverwendenPiloten als NavigationshilfeGPS-Empfängermit internerFlugnavigationsdatenbanken.DieseGerätehabendenVor-teil, die momentanePositiondesFlugzeugsüber Grund jederzeitkorrekt anzuzeigen.Allerdings sind die gleichzeitigdargestelltenGeländedetails- auchwegender kleinen,monochromen Displays dieser Geräte - sehr dürftig.

Uns interessierte,wie schnellund zuverlässigPilotenbei Überlandflügenin unbekann-tem Terrain in Abhängigkeit vom Kartenmaterialin der Lage sind, ihren momentanenStandortbzw. währendderFlugvorbereitungfestgelegtenWegpunkte,LandmarkenoderZielflugplätzezu identifizieren.Die BeantwortungdieserFragekannnichtnurdieprakti-scheFrageklären,welchesKartenmaterialambestengeeignetist Sichtflugnavigationzuunterstützen.Die VersuchsergebnissesollenauchEinblicke in AufbauundNutzungmen-talerRepräsentationendesüberflogenenTerrains,insbesonderein Auswahl undWieder-erkennen von Landmarken gewähren.

Die experimentelleUntersuchungwurde mit Gruppenvon FluganfängernohnegroßepraktischeFlugerfahrung,mit älterenPiloten mit mäßigerFlugerfahrungund mit sehrerfahrenenPiloten durchgeführt.Die ProbandenmußtenFlugroutenunterVerwendungunterschiedlichenKartenmaterialsausarbeiten.Danachwurdenihnen Videoaufnahmender Flugsichtder jeweiligen Routedargeboten.Mittels Flugsichtund Karte mußtensieeineReihevon LandmarkenentlangderRoutesoschnellundsicherwie möglichidenti-fizieren.GemessenwurdenZeit biszur Identifikation,SicherheitundRichtigkeit derEnt-scheidung.

Ein Resultatist, daßFarbgebungundsonstigegraphischeGestaltungderüblichenFlug-navigationskarten,diesichzumTeil erheblichunterscheiden,keinennennenswertenEin-fluß auf die Sicherheitder Positionsbestimmungund Identifikation von Landmarkenhaben.GrößereUnterschiedeergabensich beim Vergleich zwischenFlugkartenundGeneralkarte bzw. GPS-Display.

Postersitzung: Raumwahrnehmung 135

RAUM 2

Memory for locations relative to a simple object

Rik Eshuis

Universität Hamburg, Graduiertenkolleg Kognitionswissenschaft

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This posterdescribesan experimenton memoryfor locationsrelative to a circle with amarkon its outline.Thegoalof theexperimentis to investigateif subjectscategorisethespacesurroundingtheobjectby meansof a referenceframe.Otherfactorssuchasenco-dingorientation,orientationchangeandrelocalisationorientation(seeMethod)mayalsohaveaninfluenceon theresults.Sucheffectsmayoccurasa resultof -respectively- sym-metry detection, mental rotation, and object representation.

A localisationtaskwasusedto investigatememoryfor intrinsic location(i.e. locationshave to berememberedrelative to theobject(intrinsic),not relative to thescreen(extrin-sic) or thesubject(deictic)).Objectandlocation(specifiedby a dot) werepresentedfor1000ms,followedby ablankscreen(1000ms)andthereappearingof theobjectwithoutthelocation.Subjectshadto reproducethepreviously seenlocation.Theobjectchangedits orientation between the encoding of the location and the subsequent relocalisation.

Subjectsperformedtwo tasks:they first decidedasquickly aspossiblewherethedot hadbeenandpressedthe'SPACE'-bar(RT). Then,they hadto click with themouseasexactlyaspossibleon therememberedlocation(pairof coordinates).A qualitativeerrormeasurewascalculated(mostly symmetryerrors).Coordinatescanbeusedto calculatebiasandvariationin quantitative error. 24 directionsrelative to theobjectwerefully crossedwith24encodingorientationsand24 relocalisationorientations,dividedover4 subjectsand6distances.

Directionrelative to theobjecthasacleareffectonrelocalisationperformance,with prin-cipal directions(throughthe mark on the circle) showing fasterRTs, andgreateraccu-racy. Otherdirectionsshow slowerRTs,aresubjectto symmetryerrors,andbehavediffe-rentially with respectto relocalisationaccuracy (directionsorthogonalto the principaldirectionsshow greateraccuracy). Effectsof orientationchangeandrelocalisationorien-tation have also been found.

Cleareffectsof spatialcategorisationof spacethroughareferenceframewerefound.Theprincipaldirectionsdivide spacein 2 symmetrichalvesin which thedirectionsorthogo-nal to the principal ones are special.

Orientationchangeinfluencedperformance,suggestinga mental rotation effect. Theeffectof relocalisationorientationsuggeststhatthisorientationis comparedwith aspeci-fic representedorientationof theobjectin memory, wherethemarkon thecircle is facingup.


RAUM 3

Räumliche Verzerrungen im visuellen Gedächtnis:ein lineares System?

Thomas Schmidt & Steffen Werner

Georg-Elias-Müller-Institut für Psychologie, Universität Göttingen

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Die Erinnerungandie räumlichePositionvisuellerReizeunterliegt systematischenVer-zerrungen.Form und SymmetrieeigenschaftendieserVerzerrungsfelderhängendavonab,wo im visuellenFeldsichReferenzpunkte,sogenannteLandmarken,befinden(Wer-ner& Diedrichsen,eingereicht).ModelledesVerzerrungseffektes(z.B. Nelson& Chai-klin, 1980)nehmenhäufigan,daßessich hierbeium ein linearesSystemhandelt,d.h.daßsichdasVerzerrungsfeldmehrererLandmarkeneinfachdurchdie SuperpositionderFelder einzelner Landmarken ergeben sollte.

UnsereVersuchspersonenreproduziertenmit Hilfe des Mauscursorsdie Position vonkurzzeitig dargebotenenZielpunkten.Zusammenmit einem Zielpunkt boten wir eineoder zwei Landmarken dar (in der linken, der rechtenoder beidenBildschirmhälften).Wir finden,daßdasempirischgemesseneVerzerrungsfeldzweierLandmarkensichnichtalsLinearkombinationderVerzerrungsfeldereinzelnerLandmarkendarstellenläßt,son-derndaßlokale Einflüsseder Landmarken dominieren.Wir schlagendahereineortsab-hängigeGewichtungsfunktionvor, welche die Entstehungder Verzerrungsmusteralslokal gewichtete Kombination der Einzelfelder erklären kann.

Nelson, T.O. & Chaiklin, S. (1980). Immediate memory for spatial location.Journal of Experimen-tal Psychology: Human Learning and Memory, 6(5), 529-545.


RAUM 4

Orts- und Richtungsrepräsentation beim Routenwissen:Untersuchungen mit der Methode des räumlichen Primings

Gabriele Janzen

Universität Mannheim, Lehrstuhl Psychologie III

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Menschenlernen ihre räumlicheUmgebung meist auf dem Weg einer Routekennen.ZahlreicheBefundebeim ErwerbsolchenRoutenwissenszeigen,daßObjektewie bei-spielsweiseGebäudedasFindeneinesWegeserleichtern.SolcheWegmarkensinddannam hilfreichsten,wenn sie sich an einer Kreuzungoder einer Weggabelungbefinden.Diese auch EntscheidungspunktobjektegenanntenGegenständewerden bei Wegbe-schreibungenhäufigergenanntals Objekte,die nicht mit einerEntscheidungverbundensind. Ein weiteresKennzeichenräumlicherRepräsentationist, daßMenschenObjekte,die in der ErwerbsrichtungeinerRouteeinanderfolgen,schnellererinnernals Objekte,die in Gegenrichtungder kennengelerntenRoutedargebotenwerden.DieserRichtungs-effekt zeigt,daßdieReihenfolgedesWissenserwerbsin dermentalenRepräsentationderräumlichen Anordnung mitkodiert ist.

In zwei Experimenten(37 Vpn) wurdemit demParadigmadesräumlichenPrimingsderFragenachgegangen,ob ein Zusammenhangzwischender Mitkodierungder Erwerbs-richtung,alsodemRichtungseffekt, und der Repräsentationvon Entscheidungspunktenbestehtund ob Entscheidungspunktein der mentalenRepräsentationeiner räumlichenAnordnungeinebesondereStellungim Vergleich zu anderenObjekteneinnehmen.ImerstenExperimentwurdedabeidasPrime-Objektoberhalbder Wahrnehmungsschwelledargeboten(100ms).Im zweitenExperimentwurdedieMethodedessubliminalenräum-lichen Primings verwendet,bei der das Prime-Objektmaskiert wurde, um so seinebewußte Wahrnehmung zu verhindern.

Die ErgebnissebeiderExperimentezeigenzum einen,daßsich ein Richtungseffekt nurbei entscheidungsbezogenenObjekten evozieren läßt. Zum anderenwurden generellschnellereReaktionszeitenfür Objekte an Entscheidungspunktenbeobachtet.Der OrteinesObjektes,d.h.ob dasObjektmit einerEntscheidungverknüpftist odernicht,spieltalso für die Repräsentationder Routenrichtungeine entscheidendeRolle. Durch dieMethodedessubliminalenräumlichenPrimingskönnendabeistrategische,kontrollierteProzesse,die einenVergleich von Primeund Target-Objektbeinhalten,ausgeschlossenwerden.Die schnellereWiedererkennungvon Objektenan Entscheidungspunktenunddie damit verknüpfteRepräsentationder Routenrichtungist dahervermutlich auf eineautomatische Aktivationsausbreitung im räumlichen Gedächtnis zurückzuführen.


RAUM 5

Räumliches Konfigurationswissen verbessert die Leistungbei metrischen Navigationsaufgaben nicht

Hanspeter A. Mallot & S.D. Steck


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Kognitive Kartenkönnentopologischodermetrischorganisiertsein.Im erstenFall wer-dennur Orte und ihre Nachbarschaftengespeichert(Konfigurationswissen),im zweitenFall auch Koordinatenfür alle bekanntenOrte. MetrischeInformation kann aus derEigenbewegungsschätzungoder der Tiefenwahrnehmungstammen,oder aufgrundderKonfiguration erschlossenwerden (metrischeEinbettung,multidimensionaleSkalie-rung). Wir habennundie Frageuntersucht,ob metrischeInformationen,die nicht direktausder Eigenbewegungstammt,in einemetrischeKarte aufgenommenwird. Wird diemetrischeRepräsentationder Umgebung besser, wenn dasKonfigurationswissenübereine Umgebung durch Hinzufügen einer zentralen Landmarke verbessert wird?

Die Navigation wurde in einer virtuellen Umgebung durchgeführt,wobei visuelle undproprioceptive Reizesimuliertwurden.Die Umgebungbestandausdrei partiell überlap-pendenSchleifen,die sichaneinemzentralenPlatzmit einemGlockenturmalszentralerLandmarke markiert. Wir verwendetendrei Verknüpfungsbedingungen.Fehlend:derzentralePlatzunddieLandmarkewurdenentfernt,sodaßdiedreiSchleifenzueinerver-schmolzen.Die Straßenvon dieserSchleifein Richtungauf denzentralenPlatzwurdenzu Sackgassen.Sichtbar:Die zentraleLandmarke wurdeeingefügtundwar vom äußerenRing aus sichtbar, aber nicht erreichbar. Erreichbar: Die Sackgassen wurden geöffnet.

NacheinerExplorationsphasewurden48 Versuchspersonenaufgefordert,28 Abkürzun-genzwischenvorhergelerntenOrtenzu navigieren.Dazustelltensiezunächstdie Rich-tungzumnicht aktuellsichtbarenZiel ein.Dannachwurdenalle LandmarkenundStras-senausder Simulationentfernt,und die Versuchspersonenbewegtensich geradeausindie vorher eingestellte Richtung, bis sie glaubten, das Ziel erreicht zu haben.

Wir verwendeten14zentraleWege(kürzesteStrassenverbindungführt überdasZentrum)und 14 periphereWege. Navigationsfehlerwurdenals AbstanddesEndpunkteseinesWegesvom Ziel gemessen.Für die zentralenWege warendie Fehlerin der Bedingung"erreichbar" signifikant kleiner als in den anderenBedingungen.Dies lässt daraufschliessen,dassdie metrischeInformation,die beim ÜberquerendesZentrumsgewon-nen wurde,genutztwurde.Die Leistungenin der Bedingung"sichtbar" unterscheidensichnichtvondenenin Bedingung"fehlend",wohl abervonderBedingung"erreichbar".Dies Bedeutet,daßdie bloßeBetrachtungder zentralenLandmarke, die dadurchin dasKonfigurationswisseneingebautwerdenkonnte,nicht zu einerVerbesserungder metri-schen Leistung führt.

In derbeschriebenenAufgabewurdedieLeistungfür metrischeAufgabenduchdasHin-zufügenneuerKonfigurationsinformationnicht verbessert.Wir schliessendaraus,dassmetrischeInformation nur verwendetwird, wenn sie ausder Eigenbewegung stammt,nicht aber wenn sie aus der Tiefenwahrnehmungstammtoder aus der Konfigurationerschlossen wird.


RAUM 6

Reicht optischer Fluß wirklich nicht zum Heimfinden?

Bernhard E. Riecke, Henricus A.H.C. van Veen & Heinrich H. Bülthoff

Max-Planck Institut für K ybernetik, Tübingen

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Die Literatur legt nahe,daßselbstfür einfacheOrientierungs-und HeimfindeaufgabendiedurchoptischenFlußgegebeneInformationunzureichendist undvestibuläreundkin-ästhetischeReizebenötigtwerden.Um dieseBehauptungzu testen,führten wir Drei-ecksvervollständigungsexperimentein einervirtuellen Umgebung durch,die als einzigeInformationsquelle optischen Fluß anbot.

Die simulierteEigenbewegungwurdenvisuell auf einerhalbzylindrischen180˚Projekti-onsleinwand(7m Durchmesser)dargebotenund überMaus-Tastengesteuert.Damit dieVersuchspersonenzur Navigationnur PfadintegrationundkeineLandmarkeninformationverwendenkonnten,bestanddie simulierteWelt lediglich auseiner 3D Punktewolke.DieseenthieltkeinerleihilfreicheOrientierungspunkte(Landmarken),vermitteltejedochein überzeugendesGefühlvon Eigenbewegung(Vektion).In Exp 1 solltendie Versuchs-personenDrehungenum bestimmteWinkel ausführensowie Distanzenreproduzieren,wobei die Geschwindigkeitenrandomisiertwurden.Exp 2 & 3 warenDreiecksvervoll-ständigungsexperimente:Versuchspersonenfolgten zwei Schenkeln einesDreiecksundsolltendannselbstständigzum nicht markiertenAusgangspunktzurückfinden.In Exp 2wurdenfünf verschiedenegleichschenkligeDreiecke für Links- und Rechtsdrehungenverwendet,in Exp3 hingegen60verschiedeneDreieckemit randomisiertenSchenkellän-gen und Winkeln.

Unabhängigvon derBewegungsgeschwindigkeit konntenuntrainierteVersuchspersonenin Exp1 DrehungenundDistanzenmit nurgeringfügigemsystematischenFehlerausfüh-ren. Wir fandenin Exp 2 & 3 generelleine lineareKorrelationzwischenausgeführtenundkorrektenWertenfür dieMeßgrößenDrehwinkel undzurückgelegteDistanz.Fürdieweitere Analyse verwendetenwir deshalbfür beide Meßgrößendie SteigungenderRegressionsgeraden(“Kompressionsrate”)und die Abweichungenvom korrektenWert(signederror).Exp 2 zeigtekeinesignifikantenFehler(d.h.generelleÜber- oderUnter-schätzung)für Drehungenoder Distanzen.Distanzantworten warenstark in RichtungMittelwert verschoben(Kompressionsrate0.58), Winkelantworten jedochkaum (0.91).Für randomisierteDreiecksgeometrienin Exp 3 reduziertesichdieseTendenzzu mittle-ren Antworten für Distanzen (0.86), verstärkte sich jedoch für Drehungen (0.77).

In ähnlichenExperimentenzur DreiecksvervollständigungunterBeschränkungauf visu-elle Information(Virtual Reality: Péruchet al., Perc.‘97; Duchonet al., Psychonomics‘99) undaufpropriozeptiveReize(blindesgehen:Loomisetal., JEP‘93) zeigtesicheinestarkeTendenzzumittlerenDrehwinkeln (Kompressionsrate< 0.5),diewir nicht fanden.Die Tendenz,bei reinenDrehaufgabenin visuellenvirtuellen Umgebungennicht weitgenugzu drehen(Péruch‘97; Bakker, Presence‘99) konnteebenfalls nicht beobachtetwerden(Exp1). PfadintegrationaufgrundoptischenFlusseserwiessichin unserenExpe-rimenten als ausreichendund verläßlich für Orientierungs-und Heimfindeaufgaben.Vestibuläre und kinästhetische Information waren hierfür nicht erforderlich.


RAUM 7

Nonvisual Reproduction of Long Distances

Iris T rinkler & Thomas J archow

Abteilung Allgemeine Psychologie, Universität Zürich

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Homing behaviour which cannotmake useof landmarks(for examplein the mist, in adesertor simply becausewe aremakingshortcuts),relieson pathintegration,andpathintegration usesturning angleswhile walking and the distanceswalked betweentheseangles.Thisstudyinvestigatesthedistancereproductionabilitiesin humansin absenceoflandmarks.Previous studies(J. Loomis,1993)found overestimationfor short(2m) andunderestimationfor longer(8, 10m)distancesin a taskwhereblindfoldedsubjectshadtoreproducedistancesin thesamedirection.Thosedistances,however, arenot relevant forhomingbehaviour sinceonehasnot to searchfor thehomedestinationstanding10minfront of it, even in the desert, in the night and fog.

In ourexperiments,blindfoldedsubjectshadto walk distancesbetween20-1200m,repro-ducethem walking in the samedirection and estimatethem verbally. 21 subjectsper-formed this tasksfor the 6 distances20m, 50m, 100m,200mand1000m.The experi-mentstook placeon a country path offering homogenoussurroundings.The distancesweremeasuredby meansof radiocorrectedGPS-signalswith anaccuracy of <2m. In asubexperiment,11 of the 21 subjectsperformedthe sametaskwith normalvision. Thesequence of the main and subexperiment was varied randomly.

Generally, distanceslessthan200marepoorly reproduced:In averagesubjectsshow atendency to overestimateshortdistances(for distancesaround100m+26%)with a highvariability, though.Distancesabove 500min comparisonareunderestimatedmoreoftenand are reproducedbetter in meansof percentagesof the distance.Distancesaround500mareasoftenunderestimatedasoverestimated.Altogetherthis resultscanbe inter-pretedasa tendency towardsthe “goldenmean”.Analysisof verbaldistanceestimationshowedthatphysical reproductionis muchmoreconsistentandaccuratethantheverbalrepresentation of it, especially for shorter distances (<100m).

Surprisingly, we found no significantdifferencein walking performancebetweentheblindfoldedandthevision-condition.Visualcuesseemednot to helpsubjectsfor distanceestimation in our task.

Loomis, J.M., Klatzky, R.L., Golledge, R.G.. Cicinelli, J.G., Pellegrino, J.W. & Fry, P.A. (1993).NonvisualNavigationin Blind andSighted:Assessmentof PathIntegrationAbility . JournalofExperimental Psychology: General, 122 (1), 73-91.


RAUM 8

Perception of space and positionunder ‘wet’ and ‘dry’ conditions

Michael Schaub & Thomas Jarchow

Abteilung Allgemeine Psychologie, Universität Zürich

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The influenceof somatosensoricinput on spaceperceptionandperceivedbodypositionis investigated. Thereforewe comparespaceperceptionmeasuredby the subjectivevisual vertical (SVV) andperceived body position (PBP) in two conditions:underandabove water.

We tested20 subjectson a underwatertilt-board (UWA) and10 subjectsin a tilt-chair(TCA). Thefollowing fiveexperimentalprotocolswereused:1. CYCLE UWA: Thesub-jectsadjustedtheSVV continuouslywhile beingtilted to theright from 0˚ to 180˚,andtotheleft from 180˚to 0˚. 2. PBP0-90-0UWA: Subjectsadjustedthemselvesto whattheyperceive as 0˚, 90˚, and 0˚ PBP (7x each).3. PBP 0-180-90UWA: Subjectsadjustedthemselvesto what they perceive as0˚, 180˚,and90˚ PBP(7x each).4. CYCLE TCA:The subjectsadjustedthe SVV continuouslywhile being tilted to the right from 0˚ to540˚, and to the left from 540˚ to 0˚ (1.5 circles each).5. PBP TCA: The subjectsadjustedthemselvesto thePBPof 0˚, 90˚, 180˚,270˚,360˚,270˚,180˚,90˚, and0˚ (12xeach).

Underwaterwe find significantdifferencesbetweenthePBP90˚ whethersubjectsprevi-ouspositionwasupright or headdown (PBP0-90-0avg: 85.3˚,sd: 9.6˚; PBP0-180-90avg: 95.0, sd: 8.4). The adjustmentsof PBP 0˚ (UWA and TCA) are almost exactlyalignedwith the physical vertical andshow a variancethat is only around2˚. The headdown positionis alsoverycloseto thephysicalverticalbut showsalargervariance.Com-paringthePBPfor theTCA andUWA, wefind nodifferencefor thePBP0˚. UnderwaterthePBP90˚and180˚areadjustedwith greaterprecisionandshow lesseffectof previousbodypositionsthantheadjustmentsmadein theTCA. TheSVV seemsnot to beaffectedby theUWA or TCA asstronglyasthePBP. It seemsthat theamountof somatosensoricinput in the TCA leadsto larger errorsin PBP, while the SVV is ratherunaffectedbychanges in somatosensoric input.


RAUM 9

Wahrnehmung von Distanzen visuell simulierterEigenbewegungen in unterschiedlichen Umgebungen

Harald Fr enz, F. Bremmer & M. Lappe

Lehrstuhl Allgemeine Zoologie & Neurobiologie, Ruhr-Universität Bochum

fr [email protected]

Die bei einerEigenbewegungerzeugtevisuelleBewegungerlaubtRückschlüsseüberdieStruktur der Umwelt und die Parameterder eigenenFortbewegung.Wie vorausgegan-geneUntersuchungengezeigthaben,sind menschlicheVersuchspersonenin der Lage,diezurückgelegteDistanzzweiervisuell simulierterVorwärtsbewegungenrechtgenauzudiskriminieren(BremmerundLappe,1999).Dabeigehendie Versuchspersonenvon derAnnahmeaus,daßdievisuelleSzenebeibeidenBewegungenidentischist, dadasBewe-gungsmusteralleindiezurückgelegteDistanznichtspezifizierenkann.Wir habennundieFrageuntersucht,ob Änderungender visuellenUmgebung zwischendendargebotenenBewegungssimulationenkompensiertwerden können. Die Änderung der UmgebungbestandauseinerVariationder HöhedesBetrachtersüberdensimuliertenUntergrundzwischendenbeidenBewegungen.Dabeiwurdedie Höhezum einenfür die Versuchs-personennicht direkt sichtbar(in Dunkelheit)verändert,zumanderenwurdedie Höhen-änderungfür die Probandenals Auf- oder Abwärtsbewegung sichtbarsimuliert. DieInformationüberdie veränderteHöhedesBetrachtersüberdemUntergrundwurde imerstenFall alsonur indirekt überdie verändertePerspektive gegeben,währendim zwei-ten Fall ein direkterHinweis gegebenwurde.Die Bewegungenwurdenauf einemGra-phikcomputersimuliert.Die simulierteUmgebungbestandentwederauseinertexturier-ten Ebeneoder aus einer Ebeneaus zufallsverteilten Punkten.Die VersuchspersonenbetrachtetenbeideBewegungennacheinanderaufeinemProjektionsschirm(90x90Grad)und mußtendanachentscheiden,welcheBewegung eine größereDistanzzurücklegte.Die beidensimuliertenBewegungenunterschiedensichjeweils in derHöhedesBetrach-tersüberderEbeneundin DauerundGeschwindigkeit derBewegung.WurdedieHöhen-änderungfür die Probandennicht direkt sichtbardurchgeführt,ergabensich Fehlschät-zungen,die konsistentmit der Veränderungder visuellen Geschwindigkeit durch dieHöhenänderungwaren.Im Falle einer sichtbarenHöhenänderungwurdendieseFehlergeringer, verschwanden aber nicht vollständig.


RAUM 10

Repräsentation des extrapersonalen Nahraumes imventralen intraparietalen Ar eal (VIP) bei Makaken

Frank Br emmer, Michael Kubischik & Anja Schlack

Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie & Neurobiologie, Ruhr-Universität Bochum

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Viele Neuronedes ventralenintraparietalenAreals (VIP), das im Fundusdes Sulcusintraparietalisliegt, sind multimodal.Sie reagierennicht nur auf visuelle,sondernauchauf taktileundvestibuläreReize.NeuereanatomischeStudienzeigendistinkteProjektio-nendesArealsVIP zu einerRegion desPrämotorcortex, die Kopfbewegungenkontrol-liert. DieserBefundunterstütztdie Hypothese,dasseinespezifischeFunktiondesArealsVIP die Kontrolle von Navigationsbewegungen(v.a. des Kopfes) im extrapersonalenNahraumseinkönnte.DieseFunktionwürdeeineRepräsentationvon visuellerTiefenin-formation benötigen.HorizontaleDisparität ist nebenBewegungsparalaxe und Textur-gradienteneineMöglichkeit, Tiefeneindrückeentstehenzu lassenundwurdedaherin dervorliegendenStudiedazuverwendet,um zu untersuchen,inwieweit Neuronenim ArealVIP empfindlich für Tiefeninformationen sind.

Dazuleitetenwir Einzelzellaktivität von Neuronenim Areal VIP deswachenAffen ab.Dieser fixierte dabei einen zentralenFixationspunktauf dem Projektionsschirm.AlsvisuelleStimuli wurdengroßflächigebewegteReize(zufallsverteiltesPunktemuster, das90˚ x 90˚ desGesichtsfeldesabdeckte)mit horizontalerDisparitätverwendet,die denbeidenAugen stereoskopischüber eine LCD-Shutter-Brille dargebotenwurden.Diesewurdemit demStimulusgenerator(SiliconGraphicsworkstation)synchronisiert.Die Sti-muli konntenje Versuchdurchlaufeinenvon 7 möglichenDisparitätswertenannehmen,die zwischen3˚ ungekreuzter(fern) und3˚ gekreuzter(nah)Disparitätrelativ zur Fixati-onsebenelagen. In den einzelnenVersuchsdurchführungenwurden die verschiedenenDisparitätswertein pseudorandomisierterOrdnungdargeboten.Die Geschwindigkeit derStimuli war in allen simulierten Tiefenebenen konstant.

60%derbewegungssensitivenZellenzeigteneinestatistischsignifikanteSelektivität fürdie horizontaleDisparitätdesStimulus(p<0.05,verteilungsfreieANOVA). Die meistenNeuronebesaßenein breitesDisparitätstuning.Etwa 80% dieserNeuronebevorzugtennaheReize.Die Vorzugsrichtungder visuellenStimulusbewegungwurdeim Allgemei-nennicht durchdie horizontaleDisparitätbeeinflusst.UnsereBefundestehensomit inEinklangmit der obenbeschriebenenmöglichenfunktionellenRolle desArealsVIP inder Repräsentation des extrapersonalen Nahraumes.


RAUM 11

Distanzschätzungen im Nahraum

Karl F. Wender

Universität Trier

[email protected] .de

UntersuchungenüberdasSchätzenvonDistanzenim Bereichvonetwa3 bis16m zeigenunterschiedliche,teils widersrpüchlicheErgebnisse.In einer Serie von Experimentenwurdeder Fragenachgegangen,wodurchdieseUnterschiedeverursachtwurden,durchunterschiedlicheSchätzmethoden,unterschiedlicheReizumgebungenoder den Unter-schied zwischen egozentrischen und exozentrischen Distanzen.

Als MethodenwurdendasAngleichungsverfahren(Matching),GehenohneSehenunddie Größenschätzung (Magnitude Estimation) verwendet.

Die Ergebnissezeigen,daßdie Art derSchätzungunddie ReizumgebungeinenEinflußhabenkönnen,daßaberein Unterschiedzwischenegozentrischenund exozentrischenDistanzenbestehenbleibt, auchwennmanalle übrigenFaktorenkonstanthält. DarüberhinauslassensichSchätzungenvonexozentrischenDistanzennichtalsDifferenzegozen-trischer Distanzen darstellen.

Wir schließendaraus,daßdem Schätzenegozentrischerund exozentrischerDistanzenunterschiedliche Prozesse zugrunde liegen.


RAUM 12

The horizontal-vertical illusion in differ ent body tilts

A. Thum & T . Jarchow

Abteilung Allgemeine Psychologie, Universtät Zürich

tjar [email protected]

Thehorizontal-verticalillusion (HVI) is commonlydiscussedon thebasisof ananisotro-pic visual field (Künnapas1957).The HVI is usually investigatedin an upright bodyposition(BP); wheretheearthverticalandtheverticalmeridianof theretinaareparallel.But this alignmentof thedirectionof gravity andof the retinalmeridiandoesnot allowdescribingthe relevant frameof referencefor the HVI asretinotopicor “subjective”. Ifthe relevant frameof referencefor the HVI is mainly retinotopic,onewould expecttheHVI to bemostlyunaffectedby changesof BP:Themaximumamountof theHVI wouldthereforebefoundwhenthestimulusis in alignmentwith theverticalmeridianof theret-ina. But if the frame of referenceis a subjective one,as it is found for the subjectivevisualvertical(SVV, Aubert1860),thenweexpectanalignmentof themaximumHVI tothesubjective verticaldirectionandnot to theverticalmeridianof theretina.Theexperi-mentdescribedhereis designedto clarify thequestion:Whatis therelevantframeof ref-erence for the HVI?

Twelve undergraduatestudents(6f, 6m) served assubjects.On a tilt boardthey wheretilted to the right side to the positionsof 0˚, 45˚, 90˚, 135˚, and 180˚. To remove anyvisual referenceinformationthe room wascompletelydarkened,andtheL-shapedHVIstimulus(blackon white) waspresentedundera viewing angleof 2.5˚ behinda circularapertureon a computermonitor. During a sessiontheBP wasconstantandthestimuluswasrotatedin stepsof 9˚ between0˚ and351˚.Thesubjectshadto adjustthetwo sidesofthe stimulus to the same length twice for every rotation angle.

For the upright (0˚) and the headdown (180˚) BP, the HVI shows an almostidenticaldependency of the stimulusrotation.For the obliqueBP (45˚, 90˚ and135˚) the depen-dency of thestimulusrotationshowsaphaseshift, asit wouldbeexpectedby asubjectiveframeof reference.The resultsindicatethat the relevant referenceframefor the HVI isnot retinotopic, relevant is the perceived direction of space.

Aubert H (1861). Eine scheinbare bedeutende Drehung von Objekten bei Neigung des Kopfes nachrechts oder links. Virchows Arch. 20, 381-93.

Künnapas, Theodor (1957). The verical-horizontal illusion and the visual field. Journal of Experim-netal Psychology, 53 (6), 405-407.


RAUM 13

Subjective visual vertical and subjective auditory vertical:comparing visual and auditory representations of space

Eva Turi Nagy, Adrian Schwaninger & Thomas Jarchow

Department of Psychology, University of Zurich

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Variouscompensatorymechanismsareperformedby thenervoussystemin orderto keepperceived spacestableandupright.Onecommonexperimentalprocedureto investigatethesemechanismsis the adjustmentof the subjective visual vertical (SVV): In laterallytilted bodypositions,participantsshow a systematicdeviation of SVV from thephysicalvertical.In this studywehave investigatedandcomparedtheeffectof vestibular stimula-tion on visual and auditory perception of space.

In experiment 1, we presentedan auditory stimulus, which consistedof two soundsourcesat thetwo endsof a 1.5m rotateablerod.Twelve participantsadjustedthis audi-tory rod so that the two soundsourcesappearedto be alignedto the subjective vertical(=subjective auditoryvertical,SAV) in four differentbody positions(right siderolls of0˚, 30˚,60˚,and90˚).A within-subjectsANOVA revealeda reliableeffectof bodytilt onSAV adjustmentswhich wasin thesamedirectionastheeffect of bodytilt on SVV adju-stmentsfoundin previousstudies.In experiment2, we comparedtheeffect of vestibularstimulationon auditoryandvisualspacerepresentationsby measuringSAV andSVV of24participants.Thestimulusfor measuringtheSVV consistedof two light diodes,whichwerealsoplacedat the two endsof the rotateablerod. Thesehadto be adjustedso thatthey appearedto bevertical.SAV wasmeasuredwith themethodusedin experiment1. Awithin-subjectsANOVA revealedmain effects of body tilt (0˚, 30˚, 60˚, and 90˚) andmodality (SAV and SVV), and an interaction of body tilt and modality.

Theseresultsshow thatvestibularstimulationstronglyinfluencestheperceptionof visualas well as auditory space, and that this effect might be different for the two modalities.


RAUM 14

A model for perceived body position and space constancy

T. Jarchow

Abteilung Allgemeine Psychologie, Universtät Zürich

tjar [email protected]

Themostcommonbodyposition(BP) for humansis upright,andthereforeweexpectthebestperformance,when subjectsare asked to adjust themselves to an upright BP. Wecouldexpectthata horizontalBP (facedown or up, right or left eardown) - asa rathercommonposition too - is achieved with higher precisionand lower variability as thehead-down BP, which is a rather uncommen position for normal human behavior.

To measurehumanperformancein self-adjustmentsof their own BP, 12 subjectswheretestedin a tilt chair. They adjustedthemselvesin theroll andpitch planeto theperceivedbody positions(PBP)of 0˚, 90˚, 180˚, 270˚, andagain 0˚. The 4 directions(left, right,backward,forward)whererandomizedfor eachsubject.Six subjectsadjustedthesubjec-tivevisualvertical(SVV) continuouslyduringslow full cyclesin thetwo pitchdirectionsbackward and forward and the two roll directions left and right.

Theperformanceto adjusta PBPof 0˚ is bestin bothplanes.But theadjustmentsof theperceivedhead-down positionareoutperformingtheperceivedhorizontalBPs,regardingprecisionandaccuracy! The PBP90˚, 180˚ and270˚ show for both planesa significanteffectof theBPthesubjectwasin beforetheactualPBP. Also theSVV adjustmentsshowa significantly smallerAubert-Phenomenonwhen the subjectsare turnedfrom uprighttowardshead-down than from head-down towardsupright. This hasbeendescribedbySchöneet al. (1978)asa hysteresis-effect.TheSVV shows in therangebetween60˚ and150˚a largeandalmostconstanthysteresis(andalsothe largestdeviation from physicalvertical),but this is alsotherangewheresubjectsperceive themsevesasbeeingin a hori-zontal BP.

As theadjustmentof thePBPandtheSVV areat leastbasedpartiallyonotolithic signals,a model is sugested, which sets a common ground for the SVV and the PBP.

SchöneH, Lechner-SteinleitnerS (1978).Theeffectof precedingtilt on theperceivedvertical:Hys-teresis in perception of the vertical. Acta Otolaryngol Suppl 85, 68-73.


RAUM 15

Humans can separately perceive distance, velocity andacceleration from vestibular stimulation

Markus von der Heyde, Bernhard E. Riecke, Douglas W. Cunningham &Heinrich H. Bülthoff

Max-Planck-Institute for Biological Cybernetics Tübingen

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The vestibular systemis known to measurechangesin linear and angular positionchangesin termsof acceleration.Canhumansjudgethesevestibular signalsasaccelera-tion and integrate them to reliably derive distance and velocity estimates?

Twelve blindfoldednaive volunteersparticipatedin a psychophysicalexperimentusingaStewart-Platformmotionsimulator. Thevestibular stimuli consistedof Gaussian-shapedtranslatoryor rotatoryvelocity profileswith a durationof lessthan4 seconds.The fulltwo-factorialdesigncovered6 peakaccelerationsabove thresholdand5 distanceswith 4repetitions.In threeseparateblocks,thesubjectswereaskedto verbally judgeon a scalefrom 1 to 100thedistancetraveledor theangleturned,maximumvelocityandmaximumacceleration.

Subjectsjudgedthe distance,velocity andaccelerationquite consistently, but with sys-tematicerrors.Thedistanceestimatesshoweda linearscalingtowardsthemeanresponseandwereindependentof accelerations.Thecorrelationof perceivedandrealvelocitywaslinear andshowed no systematicinfluenceof distancesor accelerations.High accelera-tionsweredrasticallyunderestimatedandaccelerationscloseto thresholdwereoveresti-mated,showing a logarithmicdependency. Therefore,the judgedaccelerationwascloseto the velocity judgment.Therewasno significantdifferencebetweentranslationalandangular movements.

Despitethe fact that the vestibular systemmeasuresaccelerationonly, one can derivepeakvelocityandtraveleddistancefrom it. Interestingly, eventhoughmaximumacceler-ation was perceived non-linearly, velocity and distance judgments were linear.

Postersitzung: Handlungssteuerung

150 Postersitzung: Handlungssteuerung

HANDLUNG 1

EEG-Korr elate visuomotorischer Prozesse

Edmund Wascher, Stefanie Schönstein & Thomas Kuder

Universität Tübingen, Abteilung Klinische & Physiologische Psychologie

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EreigniskorrelierteLateralisierungenim EEG(ERLs)habensichin denletztenJahrenalsguteIndikatorenfür die VerarbeitungräumlicherInformationerwiesen.Für lateralprä-sentiertevisuelleInformationfindensichERLsmit einemMaximumüberparieto-okzipi-talenElektrodennahedemvisuellenKortex, die ihre Ursachein einerZunahmeanAkti-vität kontralateral zur Reizposition haben. Ebenso finden sich vor manuellenBewegungenERLsüberzentralenArealen,dieeineZunahmeanAktivität im kontralate-ralen, aktiven motorischenKortex widerspiegeln. DiesebeidenlateralisiertenKompo-nentenstellenjedochnur die Korrelateder Endpunktevisuo-motorischerInformations-verarbeitungdar. Es ist anzunehmen,daßsich auchandereSubprozesseder Umsetzungvisueller Information in eine manuelleReaktionmit diesenMaßenabbildenlassen.InReaktionszeitexperimenten,in welchendie VersuchspersoneneinenTastendruckauszu-führenhatten,fandenwir eineKomponenteüberdemparietalenKortex, welchein engemZusammenhangmit dem Beginn motorischerProzessesteht.In einemExperiment,inwelchem die Versuchspersoneneine gerichteteArmbewegung durchzuführenhatten,zeigtesicheineparieto-temporaleAsymmetrie,die eineAktivitätszunahmekontralateralzurBewegungsrichtungwiderspiegelte.In diesemExperimentwurdederVersuchspersonder Arm, welcherzu bewegen sein würde,bereitseine Sekundevor der vollständigenBewegungsdefinition(wohin die Bewegung zu erfolgen hat) mitgeteilt. Die AuswahleinesEffektorsohneBewegungsausführunglöstepräfrontaleERLsaus,diesichklar vondenenwährendderBewegungsausführungunterschieden.Esließensichalsoin diskretenKomponentenereigniskorrelierterLateralisierungenim EEG Korrelatefür Subprozesseim visuo-motorischenInformationsflußfinden,diemit aktuellenphysiologischenModel-len zum Teil gut vereinbarsind.Die parietaleKomponentezu Beginn motorischerPro-zessekönntedie Definition einerBewegungwiderspiegeln.Die präfrontaleKomponentekönnte ein Korrelat der Weiterleitungeiner Reaktionsplanungan den prämotorischenKortex überparieto-frontaleLoopssein.Lediglich die Komponentein Zusammenhangmit der Bewegungsrichtungerscheintaufgrundihrer Topographieeher sensorischalsmotorischzu sein.Esstellt sichalsodie Frage,welcheehersensorischenProzesseähnli-chen räumlichen Parametern folgen wie die Richtung der geforderten Bewegung.

Postersitzung: Handlungssteuerung 151

HANDLUNG 2

Visuomotorik von Handbewegungen - Die Übertragung desHelmholtz’schen Prismenversuchs auf Bildschirmtechniken

Isabelle Berndt & Christoph v on Campenhausen


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Probanden,die Prismenvor denAugentragenundZeigebewegungenausführen,verfeh-len dasZiel zunächstin RichtungderprismatischenVerschiebung.Im ZugederAdapta-tion andie seitlicheVersetzungwird dieserFehlernacheinigenZielversuchenkorrigiert.Die vorübergehendeModifizierung der visuomotorischenKodierungkann anhanddesnegativenvisuomotorischenNacheffektsgemessenwerden.Wird dieaktiveHandbeiderAusführungderZielbewegungenbeobachtet,ist nur die visuomotorischeSteuerungdie-ser Hand von der Adaptationbetroffen. Es findet kein oder nur geringerTransferderAdaptationauf die andereHandstatt.DurcheineDissoziationvon visuellerundproprio-zeptiver Rückmeldungsollte der EinflussdesvisuellenFeedbacksauf die Adaptationuntersucht werden.

DurcheinegespiegelteVideoaufnahmederZeigebewegung,diesimultanaufeinemBild-schirmgezeigtwurde,beobachtetendieVersuchspersoneneinSpiegelbild ihrerbewegtenHand (spiegelbildlichesvisuellesFeedback).Diese Versuchsanordnungführte also zuwidersprüchlichervisuellerund propriozeptiver Rückmeldung.Unter diesenBedingun-gen fand ein intermanueller Transfer des Nacheffekts statt.

DieserBefundhebtdie BedeutungdervisuellenKodierungfür die visuomotorischePla-stizitäthervor. DasspiegelbildlichevisuelleFeedbackkönntedie Lateralisierungneuro-naler Aktivität beeinflussen,die der Adaptationzugrundeliegt. Darauf aufbauendsollanhandderLateralisierungvonEEGsuntersuchtwerden,obdieAdaptationvor allemdievisuelle oder die motorische Kodierung betrifft.


HANDLUNG 3

Sensorisch-motorische Seitenbevorzugungbei Musikern und Sportlern

Bir git E. Arnold-Schulz-Gahmen , Anke Siefer, Andrea Horn, GernotJendrusch & Walter H. Ehrenstein

Institut für Arbeitsph ysiologie an der Universität Dortmund

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Die Berücksichtigungindividueller Seitenbevorzugungenkannwesentlichzur Optimie-rungvon Tätigkeitenbeitragen.Ziel dervorliegendenUntersuchungist es,die Ausrich-tungensensorisch-motorischerLateralitätendesMenschendarzustellenundderenjewei-lige Auftretenshäufigkeiten in verschiedenen Tätigkeitsfeldern zu erfassen.

IndividuelleLateralitätsprofilevon 144Musikern(BerufsmusikernundMusikstudenten:Tasten-,Saiten-undBlasinstrumente),57 Alpin-Skifahrern(RennläuferderDSV-Natio-nalmannschaft)und53Sportspielern(Hand-undBasketball)wurdenmit Hilfe einesFra-gebogens[1] erhoben.Die verschiedenenGruppenwurdenmit den ErgebnisseneinerfrüherenUntersuchung(repräsentative Stichprobevon 3372Personen)verglichen[2, 3].DieserVergleich wurdesowohl für einzelneMerkmale(Auge,Ohr, Handund Fuß)alsauch für Merkmalskombinationen durchgeführt.

FürdiesensorischenMerkmaleergabsicheinesignifikanterhöhteLinksbevorzugungbeiMusikern (Auge:30% vs.20% in derBezugspopulation;Ohr:41% vs.21%) undBall-sportlern(Auge:36%; Ohr:40%). Bei derSeitenbevorzugungdesFußessindBallsport-ler deutlichhäufigerbeidseitig(15 % vs. 6 %), Ski-Rennläuferneherrechtslateralisiert(92% vs.84%). DerAnteil durchweg gleichseitigerLateralisierungist beiBallsportlern(30 %) und Musikern (33 %) gegenüberder Bezugspopulation(47 %) vermindert,beiSki-Rennläufern (53 %) erhöht.

Es zeigensich tätigkeitsspezifische Unterschiede: Offensichtlich tritt verstärktelinke(Musiker) bzw. rechte(Alpin-Skifahrer) Seitenbevorzugungbei einem oder mehrerenOrganpaarenauf. Inwieweit diesenUnterschiedenderSeitenbevorzugung,Unterschiedein derHemisphärendominanz,bzw. hemisphärischenVerarbeitungentsprechen,wäremitexperimentellen(psychophysischenund-physiologischen)Methodenweiteraufzuklären.

[1] Ehrenstein WH, Arnold-Schulz-Gahmen BE (1997)Auge, Ohr, Hand und Fuß: Bestimmungdes individuellen Lateralitätsprofils (Fragebogen) Dortmund, IfADo

[2] Arnold-Schulz-Gahmen BE, Ehrenstein WH, Schweingruber T, Selinski S, Urfer W, Zschie-sche E (1998)Pflügers Arch Eur J Physiol435, R228

[3] Arnold-Schulz-Gahmen BE, Selinski S, Ehrenstein WH (1999)Pflügers Arch Eur J Physiol437, R192


HANDLUNG 4

Wahrnehmung und Reproduktion orientierter Stimuli -Was bedeuten gleiche Leistungsmusterin haptischer und visueller Modalität?

Annekatrin Klopp

Graduiertenkolleg Kognitionswissenschaft, Universität Hamburg

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Bei deralltäglichenWahrnehmungwird simultanübermehrereModalitätenaufRaumin-formationenzugegriffen, wodurch unterschiedlicheund redundanteInformation überdenselbenWeltausschnittverfügbarist. Um zu untersuchen,wie die Informationenauf-einanderbezogenwerden,bietet sich der Oblique-Effekt, eine Leistungsschwächefürnicht-horizontaleund nicht-vertikale Orientierungen,als Untersuchungsparadigmaan.Im Visuellenist dieserEffekt gut bestätigt(Essock1980); im Haptischenließ er sichebenfalls nachweisen(Gentaz1995,Klopp 1999).DaßderOblique-Effekt (Leistung,diein Abhängigkeit vonderOrientierungdesStimulusschwankt)in zweisehrunterschiedli-chenModalitätenauftritt, die überkeinegemeinsamenfrühenVerarbeitungswegeverfü-genundderenaufgenommeneInformationenallozentrischebzw. egozentrischeAspektehaben,läßt vermuten,daßbeideModalitätenüber dieselbeninternenReferenzsystemekodieren.Dies sollte im folgendenExperimentuntersuchtwerden:Durch VariationderRelationzwischenhaptischemStimulusundverschiedenenKörperachsenwurdederEin-fluß der Kodierungüber verschiedeneKörperachsenauf den Oblique-Effekt erkundet,um die Ergebnissemit denentsprechendenDatenzum visuellenOblique-Effekt zu ver-gleichen.

Die Vpn hatten- mit verbundenenAugen- dieOrientierungeineszuvor ertastetenStimu-lus zu repositionieren,wobeiderStimulusbezogenauf die KörperachsederVp verscho-benwurde.Es gab 8 verschiedeneOrientierungendesStimulus(Horizontale,Vertikale,beide Diagonalenund vier weiter Orientierungen),es gab 3 Positionendes Stimulusbezogenauf die Körperachsender Vp (ausgerichtetauf die Körpermitte,vor der Vp imSchulterbereich und seitlich von der Vp).

Es zeigensich deutlicheVeränderungenim Leistungsmusterunter den verschiedenenBedingungen, die für eine bevorzugte Kodierung über die Körperhauptachse sprechen.

Essock, E.A. (1980). The oblique-effect of stimulus identification considered with respect to twoclasses of oblique-effects. Perception, 9, 37-46.

Gentaz, E. & Hatwell, Y. (1995). The haptic oblique-effect in children´s and adult´sperception oforientation. Perception, 24, 631-646.

Klopp, A. (1999).IntegrationmultimodalerRaumwahrnehmunguebergemeinsameinterneReferen-zrahmen? Der Oblique-Effekt als Untersuchungsparadigma. In: Ipke Wachsmuth, BernhardJung (Hrsg.) KogWis99 Proceedings der 4.Fachtagung der Gesellschaft für Kognitionswissen-schaft, Bielefeld, 28.9-1.10.99, S. 43-48.


HANDLUNG 5

Der Einfluß optischer Täuschungen auf das Greifen:Die Parallele-Linien Täuschung

Volker H. Franz, M. Fahle, K.R. Gegenfurtner & H.H. Bülthoff

MPI für biologische Kybernetik Tübingen

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MotorischeHandlungensollen von optischenTäuschungenkaum beeinflußtwerden.Dies wird als Indiz dafür gewertet, dassvisuelle Information durch qualitativ unter-schiedlicheProzessefür die Zwecke von Wahrnehmungund Handlungverarbeitetwird(z.B.Aglioti, DeSouza,& Goodale,1995,CurrentBiology 5, 679-685).Im GegensatzzudieserAuffassungkonntenwir zeigen,dassGreifenvon derEbbinghaus/ TitchenerIllu-sion in ähnlicherWeise wie die Wahrnehmungbeeinflußtwird (Franz,Gegenfurtner,Bülthoff, & Fahle,2000;PsychologicalScience11, 20-25).In der vorliegendenStudiesollten diese Experimente auf die Parallele-Linien Illusion verallgemeinert werden.

Sechsundzwanzig VersuchspersonenwurdenPlastik-Stäbchen(40, 43, 46 und 49 mmlang,5 mm breit) präsentiert.Parallelzu denStäbchenwurdenin einemAbstandvon 11mm zwei Linien präsentiert,die entweder100 mm (illusionär vergrößerndeFigur) oder22mm langwaren(illusionärverkleinerndeFigur).Bei derGreifaufgabesolltendieVer-suchspersonendie Stäbchengreifenunddie maximaleHandöffnungzwischenZeigefin-ger und Daumenwurdemittels einesOptotrak(TM) Systemsgemessen.Bei der Wahr-nehmungsaufgabe stellten die Versuchspersoneneinen Vergleichsreiz auf einemComputermonitor so ein, dass er ihnen gleich lang erschien wie das Plastik-Stäbchen.

Die ErgebnissezeigenklareEffektederParallele-LinienIllusion sowohl auf dasGreifenwie auchaufdieWahrnehmung.DerGreifeffekt (1,2+/- 0,32mm)war jedochkleineralsder Wahrnehmungseffekt (2,3 +/- 0,26 mm). Die individuelle Größeder Effekte korre-lierte zwischendenVersuchspersonen(ρ = 0,61;p<0,001).Dasheißt,eineVersuchsper-son,die einenstarken Wahrnehmungseffekt hatte,zeigteebenfalls einengroßenEffektauf das Greifen.

Die ParalleleLinien Illusion ist die ersteIllusion, bei derwir einenkonsistentkleinerenIllusionseffekt auf dasGreifen als auf die Wahrnehmunggefundenhaben.Wir fandenjedoch ebenfalls eine starke Korrelation der Effekte zwischenden Versuchspersonen.Dieslegt nahe,dassderGreifeffekt undderWahrnehmungseffekt dengleichenUrsprunghaben. Gründe für die absolut kleinere Größe des Greifeffekts werden diskutiert.


HANDLUNG 6

Intermodale Einflüsse haptischer und visueller Modalitätauf die Längenschätzungen von Müller-Lyer Figuren

Patricia Tegtmeier

Universität der Bundeswehr Hamburg

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In deralltäglichenWahrnehmungfindet InformationsaufnahmemeistübermehralseineModalität statt.Bei diesemspontanablaufendenProzeßbleibt allerdingsunklar, inwie-weit Informationenaus mehrerenModalitätenintegriert werden.Die Vorgabe wider-sprüchlicherInformationanzwei odermehrModalitätenbieteteineMöglichkeit, solcheIntegrationsleistungenebensowie beeinflussendeFaktorenzu untersuchen.In experi-mentell erzeugtenKonflikten zwischenvisueller und haptischerWahrnehmung,wirdhäufigvon einerDominanzder visuellenModalität überdie haptischeberichtet(visualcapture).In Zusammenhangdamitbestehenimplizite Annahmen,daßhaptischeInforma-tion erst in visuelleübertragenund dannals solcheweiter interpretiertwird. Auch einehaptische Müller-Lyer Täuschung könnte durch Visualisierung zustande kommen.

Im ExperimentwurdewidersprüchlicheInformationzwischenvisuellerund haptischerModalität mittels Müller-Lyer Täuschunginduziert. Es sollten Längenurteilezu dreiFiguren (Müller-Lyer Täuschungmit einwärts- und auswärtsgerichtetenPfeilenden,sowie einerKontrollfigur mit senkrechtenBegrenzungslinien)in jeweils drei verschiede-nen Längen(45 mm, 60 mm und 75 mm) abgegebenwerden.Die VersuchspersonensaheneineFigur, währendsie gleichzeitigeinezweitenicht sichtbareabtasteten,wobeidieobjektiveLängederzubeurteilendenStreckenin beidenModalitätendiegleichewar.In Herstellungsverfahrensollte dannentwederdie Längeder visuellenoder der hapti-schen Vorlage eingeschätzt werden.

In denErgebnissenzeigtensichsowohl in derhaptischenwie dervisuellenModalitätdietypischenEinflüsseder Müller-Lyer Täuschung(Figurenmit auswärtsgerichtetenPfei-lendenwerdenin der Längeüber-, solchemit einwärtsgerichtetenEndenunterschätzt).Weiterhinfandsichfür die intermodaleBearbeitungkeinEinflußderhaptischzubearbei-tendenFigurenauf die Längenurteileder visuell dargebotenenStimuli. In denLängen-schätzungender haptischenKontrollfigur zeigtesich dagegenein Einfluß der visuellenTäuschungsfiguren, der für kleine Längen deutlicher hervortrat.

Essoll, auchim Blick auf nachfolgendeExperimente,diskutiertwerden,wanndie Inte-gration der Information aus haptischer und visueller Modalität stattfindet.


HANDLUNG 7

Modalitätsübergreifende Lageorientierung durchrückgekoppelte haptisch-thermische Steuersignale

Cornelius Steckner

Formative Cortical Anticipatory Systems, Köln

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Wärmewird räumlichaufgefaßt;mankannim DunklenohneMühe eineWärmequelleverorten.Die Hautempfindungfällt in eineanderRichtungslagederWärmequelleorien-tierte Raumempfindung.Bei der Untersuchungder phantomartigenAntizipation vonObjekteigenschaften,wie es beispielsweisedie Handflächendistanzbeim beidhändigenParallelzugriff auf eineKiste zeigt, interessiertdie mit derGrößenvorwegnahmeeinher-gehendeLageorientierung.Dahermüßteein thermischunterlegteshaptischesInterfaceauchbeim visuell unterstützenzielorientiertenHandelndie charakteristischethermisch-räumlicheLageempfindungansprechenkönnen,ohnedaßsichdie Raumorientierungaufvisuell erfaßte Orientierungspunkte stützen müßte.

Methodischkann sich die Untersuchungmithin auf die Bereitstellungvon geeignetenrückgekoppeltenhaptisch-thermischenSteuersignalenkonzentrieren.Da einem Kind,noch bevor es verwechslungsfrei“links” und “rechts” umzusetzenvermag,durch denbipolarenWert ``heiß’’ und ``kalt’’ einezielorientierteRaumorientierunggegebenwer-den kann, genügteine variable Wärmequellenicht. Es muß eine bipolare Reizquelleangebotenwerden.Modellhaftwurde ein rückgekoppelteshaptisch-thermischesSignalkleinster Kontaktfläche für den einhändigen Gebrauch thermoelektrisch realisiert.

Ist dieseWärme- und Kältequellenun dynamischmit einem eindeutigenhaptischenRichtungssignalgekoppelt,fällt diesesdurchdieadäquaterscheinendethermischeUnter-legungunmittelbarin einestabilisierteRaumrichtungsempfindung.DasRichtungssignalhält sichgegenüberderHand-undKörperausrichtung.Auch kommteszu einemverän-derten Zeitverhalten in der sonst relativ trägen Temperaturempfindung.

Die auf demdynamischenWärme-bzw. KältesignalaufsetzendeRichtungsempfindungsetztsichvon anderenoptischenundakustischenVergleichspolaritätenalsselbständigerzielorientierterund raumhafterKanal ab, der ebennicht dynamischWärmeund Kältedarstellt,sondernRäumliches.Dieserhaptisch-thermischeKanal setztsich ab von denbei Mensch-Maschine-Schnittstellenim thermischenDisplayüblichenGegenwertpaarender mit Intensitätkeilen oder einer Dunkel-Hell-Skalierungunterlegten eher symboli-schenrot-blau“Farbperspektive” thermischerRegler. Hieranaberzeigt sichdasthermi-scheSignal wiederumals modalitätsübergreifend, insofern beide Farbenzwei unter-schiedlichePopulationenvon Thermorezeptorenansprechenund sich bei geignetenvisuellen Filtern raumhaft anordnen.

W. James, The Principles of Psychology (1890), Nachdruck New York 1950, Bd. 2, S. 148f. (zurthermischen Raumhaftigkeit nach E. Hering).

D. KatzundR.B.MacLeod,Themandibleprinciplein muscularaction,ActaPsychologica,6,1949,S. 33-39.


HANDLUNG 8

Einfluß visueller Referenzenbei perisakkadischerLokalisation

Holger Awater, B. Krekelberg & M. Lappe

LS Allgemeine Zoologie & Neurobiologie, Ruhr-Universität-Bochum

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PerisakkadischgeblitztevisuelleReizewerdenan eineranderenStelleals der real prä-sentiertenwahrgenommen.Unter bestimmtenBedingungenist dieseVerschiebung derwahrgenommenenReizpositionenvon der räumlichenPositiondesStimulusabhängig.DasgesamteMusterderVerschiebungkannin diesemFall alseineKompressionum dasSakkadenzielinterpretiertwerden[Rosset al., Nature,’97]. In früherenStudienkonntenwir diesenBefundbestätigenund herausstellen,daßdie Kompressionimmer dannauf-tritt, wenn unmittelbarnachder Sakkadeeine visuelle Referenzzur Verfügungsteht.MüssendieseReferenzenaberzumZeitpunktderAntwortgebungpräsentsein?Undwie-viel räumlicheInformationenmüssendiesevisuellenReferenzenbereitstellen,um dieKompressionhervorzurufen?Die Probandenwareninstruiert, in Dunkelheit eine hori-zontaleSakkadevon links nachrechtsauszuführen.Perisakkadischwurdeanvier unter-schiedlichenräumlichenPositionenum dasSakkadenzielein kurzzeitigervisuellerReizin Form einesvertikalenBalkenspräsentiert.In demerstenExperimentwurdeein hori-zontalerMaßstabalsvisuellesReferenzsystemunmittelbarnachderSakkadefür 100mseingeblendet.In einemanderenExperimentwurdeanstelledesMaßstabesein horizontalverlaufenderweißerBalkenpräsentiert,derkeinerleiräumlicheInformationvermittelte.Die wahrgenommeneReizpositiondesLichtblitzessollte 500 ms nachder SakkademitHilfe einesMauszeigersangezeigtwerden.Die ErgebnissedeserstenExperimentbestäti-gendasAuftreteneinerKompressionum dasSakkadenziel,wennnachderSakkadeeinevisuelleReferenz(Maßstab)zurVerfügungsteht.Dabeizeigtsichin diesemExperiment,daßdie Kompressionnicht von derPräsenzdesMaßstabzumZeitpunktderAntwortge-bungabhängigist. In demzweitenExperiment(weißerBalkenohneräumlicheInforma-tion) trat keineperisakkadischeKompressionum dasSakkadenzielauf. DiesesExperi-ment zeigt, daß eine alleinige zusätzlicheStimulation des visuellen Systems(ohneräumlicheInformationen)nicht zu einerKompressionführt, sonderndaßvielmehrein-deutigeräumlicheReferenzpunktebenötigtwerdenum eineKompressiondesvisuellenRaumes um das Sakkadenziel zu induzieren.


HANDLUNG 9

Peri-sakkadische Raumrepräsentationim posterioren Parietalcortex des Makaken

Michael Kubischik & Frank Br emmer

Lehrstuhl für Allg . Zoologie & Neurobiologie, Ruhr-Universität Bochum

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AktuellepsychophysischeStudienhabengezeigt,dassdiePositioneinesperi-sakkadischpräsentiertenStimulusim Raummislokalisiertwahrgenommenwird. Abhängigvon denStimulusparameternkonnte eine Verschiebung und Kompressiondes Raumesgezeigtwerden.DynamischeokulozentrischerezeptiveFelder(RF) wurdenalsErklärungfür diebeobachteteVerschiebungder räumlichenPositionin RichtungderSakkadevorgeschla-gen,dasneuronaleKorrelatfür die KompressiondesRaumesist aberderzeitnochnichtbekannt.Zur Untersuchungder neuronalenMechanismen,die der RepräsentationdesvisuellenRaumesvor, währendundnachSakkadenzugrundeliegen,habenwir die peri-sakkadischeErregbarkeit von Neuronenausdrei funktionell unterschiedlichenArealendes posteriorenParietalcortex untersucht.Es wurden Einzelzell-Ableitungenan zweiwachen Affen während Ausführung visuell geführter Sakkadenaufgezeichnet.DieAbleitungenwurdenin den ArealenMT und MST im SulcustemporalissuperiorunddemAreal LIP im Sulcusintraparietalisdurchgeführt.VisuelleStimuli und Sakkaden-ziele wurdenauf einenSchirmrückprojiziert.Sakkadenhattenimmer dieselbeMetrik:im erstenVersuchstier(VT) von 10˚ links nach 10˚ rechtsund im zweiten VT von10˚rechtsnach10˚ links jeweils entlangdeshorizontalenMeridians.Ein kurzervisuellerStimulus(Breite: 10˚, Höhe:60˚, Präsentationsdauer:28 ms (VT1) bzw. 14 ms (VT2))wurde peri-sakkadischan einer von sechsnicht-überlappendenPositionenpräsentiert.Zusammengenommenbedecktendie sechsStimuluspositioneneinenKartierungsbereichvon 60˚ × 60˚ deszentralenvisuellenFeldesund erlaubtendie Messungder räumlich-zeitlichenErregbarkeit der Zellen. Die Reizantwort der Zellen in denArealenMT undMST warzumZeitpunktderSakkadeoft herabgesetzt.Auf Populationsebeneverschobendie Neuroneder ArealeMT und MST ihr mittleresrezeptivesFeld zusammenmit demAuge,währenddieErregbarkeit währendderSakkadeleichtunterdrücktwar. Die RFvonLIP-Zellen,die gleichzeitigauf Stimuli in ihremaltenundzukünftigenRF antworteten,bildetenoft ein KontinuumderErregbarkeit zwischendiesenbeidenOrten.NebeneinerVerschiebung mit der Augenbewegung zeigtedasmittlere RF der LIP-PopulationeinedeutlicheperisakkadischeVergrößerung.DieserBefund könnteals eine Erklärungfürden als Kompression des Raumes beschriebenen Effekt herangezogen werden.


HANDLUNG 10

Einfluß lokaler Blockierung in Ar ea MT auf visuellgeführte Handbewegungen beim Makaken

Alwin Gieselmann, W. Kruse & K.P. Hoffmann

Allgemeine Zoologie und Neurobiologie, Ruhr-Universität-Bochum

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Die mittlere temporaleArea (MT) desMakaken ist entscheidendfür die visuelleInfor-mations-verarbeitungbewegterStimuli. Irreversible,chemischeLäsionenin MT verursa-chenDefizitebei langsamenAugenfolgebewegungenundverschlechterndie Zielgenau-igkeit bei Sakkadenzu bewegten Zielen (Newsomeet al. 1985). Wir wollen mittelsreversibler, retinotopdefinierterMikroläsionenin MT die funktionelleBedeutungdiesesAreals für visuell geführte Folgebewegungen der Hand untersuchen.Dazu wurdenMikroinjektionenvon Muscimol in MT durchgeführt,wobeizuvor die Gesichtsfeldposi-tion desvon der BlockierungbetroffenenBereichsmittels extrazellulärerMultielektro-denableitungenbestimmtwurde. Der Einfluß der reversiblenBlockierungauf Augen-und Handbewegungenwurdebei Verhaltensexperimentengetestet:Zur BeurteilungderAugenfolgebewegungwurdeder ebenfalls von Newsomeverwendete“step-ramptask”eingesetzt.Bei denvisuell geführtenHandbewegungenwurdeein sichlinearundgleich-förmig bewegenderPunktmit derHandverfolgt.Um einenDurchgangzu starten,mußtedasVersuchstierzudemdenBlick auf einenFixationspunktrichtenund dieseFixationauchwährenddergesamtenFolgebewegungderHandbeibehalten.DurchentsprechendePositionierungdesFixationspunkteskonnteerreichtwerden,daßdasdurchdie Injektionausgelöste“Bewegungsskotom” entwedergenaudenBereichim Sehfeldüberdeckte,derfür die InitiierungdermanuellenFolgebewegungwichtig war, odervonderZielbwegungnicht tangiertwurde.Bisherwurden9 ExperimenteaneinemAffen durchgeführt,wobeijedesExperimentausReferenzmessungenvor der Muscimol-Injektion,Testmessungenkurz nachder Injektion und Kontrollmessungenam folgendenTag bestand.In mehrals50%derdurchgeführtenExperimentekonntenwir klareBlockierungseffektehinsichtlichderAugenbewegungenundderHandbewegungenbeobachten.Die Effektebei Augenbe-wegungenentsprachenqualitativ denin derLiteraturbeschriebenen.Die Defizitebeidenvisuell geführtenHandbewegungenwarenmeistdeutlichstärker ausgeprägtalsdie Defi-zite bei denAugenbewegungen.Sieäußertensichin einerverlängertenReaktionszeitbiszur InitiierungderFolgebewegungundin einergrößerenräumlichenStreuungim Verlaufder Trajektorien.In einigenExperimentenstarteteder Affe die Handbewegungin deut-lich abweichendeRichtungen,wobeisogar Fehlervon 180˚auftraten.Bei denKontroll-messungenamfolgendenTagkonntenwir keineDefizitemehrfeststellen.DieseEffektezeigen,daßauchfür Folge-bewegungender Hand die korrekteVerarbeitungvisuellerBewegungsinformation in Area MT unabdingbar ist.

Newsome W T, Wurtz R H, Dürsteler M R, Mikami A (1985) J. Neurosci. 5: 825-840


HANDLUNG 11

Where and how does stimulus intensityaffect visual-auditory interaction ?

Petra A. Arndt & Hans Colonius

Universität Oldenburg FB 5

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Recentlyit hasbeenshown that the presentationof accessoryauditorystimuli reducesreactiontimes (RT) of saccadiceye movementstowardsa visual target stimulus.Themagnitudeof reductiondependsonthespatio-temporalrelationshipbetweenvisualtargetandauditorynon-target(Frenset al. 1995).Psychologicalandphysiologicalexperimentsgive evidencefor convergenceandcommonprocessingof visual andauditorysensoryinformationin centralprocessingstages(Hugheset al., 1994,SteinandMeredith,1993).In this complex systemchangesof stimulusintensitiesmayinfluenceprocessingtime ondifferentlevels: (a) by evoking changesin the arousalstateof the organism:Non-targetstimuli would act asa generalwarningsignal independentof spatialstimulusarrange-ment,(b) by decreasingperipheralprocessingtime,(c) by modifyingprocessingtimesofmore central, intersensoryprocesses.Colonius& Arndt (1998) developeda model ofvisual-auditoryinteractionallowing for the effect of stimulusintensitybeingmediatedcompletelyby changesin peripheralprocessingtime(hypothesesb). In thismodelstimu-lus intensity influencesRT by changingthe probability of visual-auditoryinteraction.Thus,processingof the combinedbimodal informationdoesnot dependentdirectly onstimulusintensity. This predictionwastestedin a psychophysicalexperiment.Theinten-sity of the auditory stimuluswas systematicallychangedin stepsof 6 dB SPL whilevisualstimulusintensitywaskeptconstant(10 cd/m2).Threelevelsof auditorystimulusintensity and threedifferent spatial combinationsof visual and auditory stimuli weretestedin a stepparadigm.The subjectstaskwasto redirecttheir eyesfrom the fixationpoint to thevisualstimulusasfastandasaccurateaspossibleandto ignoretheauditorystimulus.Thedatasuggestthattheauditorystimulusdoesnot actasa merewarningsig-nal. The amountof reductionof RT dependscritically on the spatialstimulusarrange-ment.As expected,meanRTs decreasedwith increasingstimulusintensity. The effectwas significant for intensity differencesof 12 dB SPL for two out of four subjects(ANOVA, p=0.008and p<0.001,resp.)and for all intensity levels in a third subject(ANOVA, p<0.001).Themodelof Colonius& Arndt resultedin a satisfactoryfit of themeanRTs andvariancesgave physiologically plausibleestimatedprocessingtimes forperipheralandcentralprocessingstages.Assuminga direct influenceof stimulusinten-sity on central processing times is not necessary to account for the data.

Colonius, H., Arndt, P.A. (1999). submitted to Perception and Psychophysics.Frens, M.A., van Opstal, A.J., van der Willigen, R.F., Perception & Psychophysics 57: 802-816

(1995).Hughes,H.C.,Reuter-Lorenz,P.A., Nozawa,G.,Fendrich,R.,J.of Exp.Psychol.,HPP20:131-153

(1994).Stein, B.E. and Meredith, M.A.: The merging of the senses. Cambridge, MIT Press 1993.


HANDLUNG 12

Wie lange dauert die motorische Aktivierung bei einfachenReaktionen? Eine Analyse im Rahmen des Gating-Modells

Jutta Stahl & Rolf Ulrich

Bergische Universiät-Gesamthochschule Wuppertal

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Reaktionszeitennehmenbekanntermaßenmit zunehmenderReizintensitätab. Herkömm-liche Modelle führendieseVerkürzungauf einebeschleunigtesensorischeVerarbeitungzurück.AllerdingskönnendieseModellenichterklären,warumPersonenauf intensivereStimuli mit einer größerenKraft reagieren.Ein solcherEffekt ist wahrscheinlichnurdannmöglich,wennsichStimuluseigenschaftenwie z.B. die Stimulusintensitätauchaufdie Motorik auswirken. Das von Ulrich, Rinkenauerund Miller (1998) entwickelteGating-ModellerklärtsolchemotorischenEffektedadurch,daßnachErscheinendesRei-zeszunächstsensorischeAktivität entsteht,die so langeakkumuliert,bis ein konstanterKriteriumswerterreichtist. Danachwird dasmotorischeSystemaktiviert unddieweiter-hin eintreffendesensorischeAktivität wird andasmotorischeSystemfür einebestimmte,bishernoch unbekannteErregungsdauerweitergeleitet.Die motorischeGesamtaktivie-rungunddamitauchdie Reaktionskrafthängendanachvon derneuronalenAktivität ab,die innerhalb dieses Zeitintervalls an das motorische System geleitet wurde.

Mit Hilfe eines Einfachreaktionsexperimentssollte die unbekannteErregungsdauerbestimmtwerden.Dazuwurdeein auditiver Stimuluseingesetzt,dessenIntensitätsichnacheiner definiertenVerzögerung(SOA) erhöhte.Hiermit sollte abgeschätztwerden,bis zu welcherSOA-Dauerdie Intensitätszunahmeauf die ReaktionszeitundReaktions-kraft Auswirkungenzeigt.Auf dieseWeisekannnachdemModell aufdieÜbertragungs-dauer geschlossen werden.

Die Reaktionszeitenverkürzensichmit zunehmendemSOA undbei 40 mssetztdie vor-hergesagteSättigungein.Die Reaktionskraftnimmt ebenfalls mit SOA abundzwischen80 und 160 ms setzt hier der erwartete Sättigungseffekt ein.

Im RahmendesGating-ModellsdeutendieseErgebnissedaraufhin, dassdiesensomoto-rische Übertragung 40 ms nach Stimulus-Onset beginnt und mehr als 40 ms andauert.

Ulrich, R., Rinkenauer, G. & Miller, J. O. (1998). Effects of stimulus duration and intensity on sim-ple reactiontimeandresponseforce.Journalof ExperimentalPsychology:HumanPerceptionand Performance, 24, 915-928.


HANDLUNG 13

Kopfbewegungen während sozialer Interaktion:Kann sie der Interaktionspartner wahrnehmen?

Andr eas Altorfer & Marie-Louise Käsermann

Abteilung für Psychiatrische Neurophysiologie, Universität Bern

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Kopfbewegungentreten als Teil des nichtverbalenKommunikationssystemswährendGesprächenzwischenPersonenauf. NebenKopfbewegungsmustern,die unbestrittenalskommunikativ eingesetzteZeicheninterpretiertwerdenkönnen(z.B. Nicken oderVer-neinen),existiert eineausgeprägteKopfgestik,derenkommunikativeFunktionim einzel-nenumstrittenist. Zwar werdenKopfzu-undKopfabwendungenzumbzw. vom Interak-tionspartnerals relevante Bestandteilezur SicherstellunggeordneterSprecherwechselangesehen;esbleibt jedochunklar, unterwelchenBedingungensolcheBewegungsmu-ster zu wirksamenBedeutungsträgernwerden.Zudemwird sprachbegleitenderGestikeine wichtige Rolle bei sprachlichenEnkodierungsprozessenzugeschriebenund dabeiangenommen,daßjegliche kommunikative Bedeutungrein zufällig entstehenkann.Essoll deshalbuntersuchtwerden,ob Hinweisebestehen,dassbestimmteKopfbewegungs-muster, diewährendGesprächenauftreten,vomGegenüberwahrgenommenwerdenkön-nen.Wahrnehmungsleistungenin diesemBereichkönntenals Ausgangspunktfür Pro-zessederBedeutungszuschreibungbetrachtetwerdenunddamiteineRechtfertigungfüreine kommunikative Sichtweise von Kopfbewegungsverhalten liefern.

Es wird ein neuentwickeltesVerfahrenzur Kopfbewegungsmessungund -analysewäh-rend Gesprächenverwendet,das mit Hilfe infrarot gesteuerterUltraschallsendereineQuantifizierungvon Kopfpositionenmit hoherAuflösungin drei Dimensionen(lateral,sagittalund rotational)erlaubt.Die Extraktionund Klassifizierungvon Kopfbewegungmit Verfahrender Musteranalyseermöglichtzudemeineobjektive DifferenzierungvonKopfbewegungsmusternim interaktivenSetting(Altorfer et al., im Druck).Beim Gegen-über wird mittels photoplethysmographischerMessungdasFingerpulsvolumenaufge-nommen.EigensentwickelteSoftwarezur hochauflösendenExtraktionvon PeriodeundAmplitude (8 mal pro Herzzyklus)wird zur Bestimmungvon psychophysiologischenKennwerten(für Stress-bzw. Orientierungsreaktionen)währendKopfbewegungendesGesprächspartners eingesetzt.

Bei 15 normalenVersuchspersonenwurden Kopfbewegungsmuster, die sie währendeines20MinutendauerndenGesprächsmit einemInteraktionspartnerzeigten,nachAus-maßund Komplexität differenziert.Es zeigt sich ein signifikanterZusammenhangzwi-schenKomplexität der Kopfbewegungenund Kennwertender Stressreaktion(1-wayANOVA: F(4,70)=7.606,p<.0004)und Kennwertender Orientierungsreaktion(1-wayANOVA: F(4,70)=30.665,p<.0000). In verschiedenenEinzelfalldarstellungenkannzudemgezeigtwerden,dassstarke Kopfabwendungender Indexpersonen(Kopfrotatio-nenweg vomInteraktionspartnergrösserals40Grad)beimGegenüberzueinerphysiolo-gischenStressreaktionund starke Hin- und Herbewegungen(Kopfrotationenin beideRichtungengrößerals40Grad)zueinerOrientierungsreaktionführen.Bei starkenKopf-


zuwendungender Indexpersonen(KopfrotationenzumInteraktionspartnergrößerals40Grad) können beim Gegenüber keine physiologische Veränderungen festgestellt werden.

Die Ergebnissebelegen,daßeinGegenüberin derLageist, dasKopfbewegungsverhaltenseinesPartnersim Gesprächdifferenziertwahrzunehmen.Die physiologischenReaktio-nendeuteneinerseitsauf eineAufmerksamkeitsfokussierungbei bestimmtenkomplexenKopfbewegungsmusternhin, diealsVoraussetzungfür ProzessederBedeutungszuschrei-bung angesehenwerdenkönnen.Andererseitszeigt dasAuftretenvon Stressreaktionenv.a.bei Kopfabwendungen,dassbestimmteBewegungsmusterbereitsalsbedeutunghal-tige Informationenbeispielsweiseim SinneineskommunikativenWarnzeichensinterpre-tiert werden.

Altorfer, A. et al. (im Druck) Measurement and analysis of head movement behavior during conver-sation. Behavior Research Methods, Instruments, & Computers.


HANDLUNG 14

Dri ving a virtual car with delayed visual feedback

Douglas W. Cunningham, Markus von der Heyde & Heinrich H. Bülthoff


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The consequencesof an action usuallyoccur immediately. One of the more importantramificationsof this is that delayingvisual feedbackgreatly impairsperformanceon awide rangeof tasks.Cunninghamet al. (ARVO 1999)have demonstratedthatwith prac-tice,humanscanperformequallywell with delayedandimmediatevisual feedbackon asimple obstacleavoidancetask with abstractstimuli. Here,we examinethe effects oftraining in more detail under more realistic conditions.

Naive volunteersmaneuvereda virtual caralonga convolutedpathin a high-fidelity vir-tual environment,which wasprojectedonto a 180 deg. screen.Subjectsdrove at a con-stantspeed,steeringwith a forced-feedbacksteeringwheel.In Exp.1, subjectswerepre-sentedwith 7 speedsin randomorder5 times,using immediatevisual feedbackandasinglepath.Subsequently, subjectstrainedwith a 280msdelay, andthenwerepresentedwith 5 trials at the fastestspeedthey hadsuccessfullycompletedin the first section.InExp. 2, subjectsweregiven 15 trials of practiceusing immediatefeedback.Followingthis,subjects’performancewith 5 pathsat3 speedswasmeasured,thenthey trainedonanew path, and finally they were presented with 5 new paths at the 3 speeds.

In both experiments,training with delayedfeedbackimproved performanceaccuracywith delayedfeedback,andseemedto reducethe perceptualmagnitudeof the delay. InExp. 1, the training alsoloweredperformancewith immediatefeedback.In Exp. 2, theimproved performance generalized to novel paths.

Theseresults are the main hallmarks for sensorimotoradaptation,and suggestthathumanscan adaptto intersensorytemporaldifferences.Regardlessof the underlyingmechanism,however, it is clear that accuratecontrol of vehiclesat high speedswithdelayed feedback can be learned.

165

A

Ackermann 105Albrecht 56Albright 47Altorfer 162Andres 57Arndt 160Arnold-Schulz-Gahmen 152Awater 157

B

Backhaus 54Baratoff 69Bartels 94, 95, 96Bäuml 41Beck 79Bense 111Berndt 151Bickford 77Brammer 96Brandt, S. 75, 124Brandt, Th. 111Braun 97Brelstaff 52Bremmer 142, 143, 158Brockmann 84Bülthoff 24, 26, 97, 139, 148, 154, 164Bunzenthal 82Busch 121

C

Campenhausen 151Churan 112Colonius 160Cramon 119, 120Cunningham 148, 164

D

Dahlem 80Daubmann 108David 96Delius 51Deubel 103Dierks 31Diesch 124Dieterich 111Donner 124Dörner 73

E

Ehrenstein 66, 108, 152Ekroll 53Engelien 27Erb 79, 95Eshuis 135

Index der Autoren

166

F

Fahle 63, 64, 75, 154Faul 53Federspiel 31Ferber 26Fischer 36Folta 72, 131Franz, M. 98Franz, V. 154Frenz 142Freund 46

G

Gabbiani 99Gabel 85Gavrik 58Geerk 134Gegenfurtner 42, 45, 49, 97, 154Gekeler 87Gerdes 73Gieselmann 159Goebel 32Goldenberg 25Golz 48Gothe 83, 104Grodd 79, 95

H

Hahn 98Hämmerle 85Hansen 71Heide 122Heidler 66Heinrich 64

Heller 102Henke 84Henning 74Herrmann 86, 88Hertrich 105Herzog 63, 64Heyde 148, 164Höfflinger 85Hoffmann 159Hol 113Horn 127, 152Huber 101Huckauf 102

I

Ilg 112Irtel 40

J

Jägle 56Janzen 137Jarchow 140, 141, 145, 146, 147Jaskowski 129Jendrusch 152Jordan 109Jüttner 100

K

Kammer 77, 78, 79Kämpf 84Karnath 26Käsermann 162

167

Kasten 81, 82, 104, 125, 126Kaufmann 106Keller 51Kerzel 109, 110Kettermann 124Kiefer 34, 76Kircher 94, 96Kleiser 46Kliegel 127Klopp 153Koch 63, 64Kömpf 122Konen 46Korell 92Krekelberg 157Krist 101Kruse 159Kubischik 143, 158Kuder 150

L

Lappe 142, 157Lauinger 59Leder 90Lehr 77Leopold 30Liba 86Lingelbach 66Logothetis 99Lubbe 129Lüdke 94Lutz 83, 104Lutzenberger 105

M

MacLeod 48

Mahmud 63Mai 86Mallot 138Martinez Trujillo 114Mascolus 84Mathiak 105Mattes 130Meinecke 123Meinhardt 68, 72, 131Mokler 36Mortensen 68Moschner 122Muchamedjarow 84Mueller-Oehring 126Mühlenen 115Müller, H.J. 115, 118, 120, 121Müller, R. 134Müller, S.C. 80Müller, Th.J. 31Müller-Oehring 81, 125Müller-Plath 119Müsseler 109

N

Neumann 45, 69, 71, 76

P

Pinna 52Platz 28Plewnia 94Plum 97Poggel 81, 125Pollmann 119, 120Popp 134Preissl 97Puls 78

168

R

Rammsayer 130Reimann 118Reips 101Rentschler 100Richter 57Riecke 139, 148Rieger 97Rinner 49Röhrbein 62Rosendahl 130Ryf 93

S

Sabel 81, 82, 104, 125, 126Sachs 87Schaub 141Scheuchenpflug 91Schill 62Schlack 143Schmidt 136Schneider 103Schönfelder 69Schönstein 150Schrauf 65Schröger 123Schubert 85Schubö 123Schulte 81, 126Schulz 108Schwahn 87Schwaninger 93, 146Schwarzer 92Schweinberger 106, 128Sejnowski 47Sharpe 38, 56Siefer 152Sigala 99Simmons 96

Skiera 75Spandl 94Spillmann 52Spitzer 76, 98Sprenger 122Staedtgen 98Stahl 161Steck 138Steckner 156Steiner 44Stephan 111Stett 86, 88Stief 128Stoerig 46Stork 109Strasburger 83, 104, 126Strik 31

T

Tegtmeier 155Teufel 50Thum 145Treue 113, 114Trinkler 140Turi Nagy 146

U

Ulrich 130, 161

V

Veen 139Verleger 129

169

Villringer 124Vorberg 33Vorobyev 39

W

Wachtler 47Walter 34Wascher 150Wehrhahn 50Weidner 120Wender 144Werner 136Wesenick 103Wichmann 74Wild 95Wirtz 70Wist 65

Wollschläger 57Würger 55

Y

Yoon 94Yousry 111

Z

Zetzsche 62Zimmer, Heinz 127Zimmer, Hubert 44Zrenner 85, 87

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