VL 5 - Wahrnehmung 2

Question 1

Erläutern Sie das allgemeine Prinzip der Modularität.

Answer 1

Kognition wird in Module mit funktionaler Spezialisierung unterteilt.

• > Ein Modul ist eine funktionelle Einheit, die durch Input und Output sowie die Transformation dazwischen definiert ist.
• > Die funktionale Spezialisierung ist durch die Verarbeitung bestimmter Inhalte durch die einzelnen Module definiert.

Allgemein: Module sind funktional und nicht physiologisch definiert. Jedes Modul hat aber natürlich eine neuronale Spezifikation (Implementation).

Question 2

Zeichnen Sie die Modularität visueller Wahrnehmung und erklären sie diese.

Answer 2

Visueller Stimulus führt zu visueller Wahrnehmung.
-> Die visuelle Wahrnehmung ist ein Modul, das wiederum in kleinere Module unterteilt ist.
kleiner Module: Farbe, Bewegung und Form

Modulindividuation: Verarbeitung von Reizeigenschaften, die prinzipiell unabhängig sein können.

–> Die Zusammenarbeit der Module visueller Wahrnehmung ermöglichen ein integriertes Perzept der Außenwelt.

Question 3

Welche Annahme liegt der Unabhängigkeit der von Eigenschaften zugrunde?

Answer 3

Einige Eigenschaften visueller Reize lassen sich (prinzipiell) beliebig miteinander kombinieren und gleichzeitig unterscheiden.

Þ Annahme: Diese Eigenschaften werden unabhängig verarbeitet

Question 4

Wozu dient Farbwahrnehmung?

Answer 4

• Farbe erleichtert Segmentierung um visuellen Feld.

- Ausserdem erleichtert Farbe das Erkennen von Objekten.

Question 5

Was sind die Merkmale farbiger Reize?

Wieviele Farben können wir ungefähr wahrnehmen?

Answer 5

Farbton: bis zu 200 verschiedene Farben
Sättigung: bis zu 20 Sättigungsstufen
Helligkeit: bis zu 500 Helligkeitsabstufungen

-> Insgesamt können wir ungefähr 2 Millionen Farben wahrnehmen.

Question 6

Wovon hängt die Farbwahrnehmung ab?

Wodurch entsteht natürliches (weißes) Licht?

Answer 6

Die Farbe von Objekten wird durch zwei Faktoren
bestimmt:
1. Spektrale Zusammensetzung der Beleuchtungsquelle: die Wellenlänge des Lichts, mit dem ein Objekt beschienen wird.
2. Reflektanz des Objekts: Anteil des reflektierten Lichts.

Natürliches (weißes) Licht entsteht
durch die Überlagerung vieler Wellen
mit unterschiedlichen Wellenlängen.

Question 7

Was ist die subtraktiven Farbmischung und Wie entsteht der Farbeindruck?

Answer 7

Bei der subtraktiven Farbmischung entsteht die Änderung der Farbe dadurch, dass das Licht durch den Farbstoff oder Pigmentschichten durchgeht.
-> Die Pigmente funktionieren dabei als Filter, die spektrale Anteile des Lichts absorbieren.

Die resultierende Farbe ist das Eingangslicht minus der absorbierten Farbe.

Also: Subtraktiv, weil Farbe absorbiert wird

Question 8

Wie entsteht die Farbe bei der additiven Farbmischung?

Answer 8

Die resultierende Farbe entstehet durch addition, daher dem Mischen von Lichtquellen verschiedener Wellenlängen.

Question 9

Welche zwei Farbtheorien unterscheiden wir?

Answer 9

Dreifarbentheorie und Gegenfarbentheorie

Question 10

Was ist die Annahme der Dreifarbentheorie und was ist ein Experiment, auf welchem diese Schlussfolgerung beruht?

Answer 10

Die Grundannahme ist, dass die Farbwahrnehmung auf drei Farben beruht (Thimas Young, 1802).

Behaviorales Farbmischexperiment von Hermann und Helmholtz (1860):
Aufgabe: Mehrere Lichtquellen so manipulieren, dass ein Vergleichsbild entsteht.
Befund: es sind mindestens drei Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlängen notwendig, um das Vergleichslicht zu erzeugen.

Schlussfolgerung:
1- Das Farbensehen basiert auf drei unterschiedlichen Rezeptortypen mit unterschiedlicher spektraler Empfiindlichkeit.
2. Licht einer Wellenlänge stimuliert die drei Rezeptorsysteme in unterschiedlichem Ausmaß.
3. daher: unterschiedliche Wellenlängen werden durch Aktivitätsmuster in den drei Rezeptorsystemen kodiert.

Question 11

Was besagt das Univarianzprinzip?

Answer 11

Nach dem Univarianzprinzip kann eine unendliche Anzahl an Wellenlängen-Intensitätskombinationen exakt dieselbe Antwort in einem Photorezeptor erzeugen.

-> Ein Photorezeptor alleine kann Farbe nicht kodieren!

Question 12

Was kann die Dreifarbentheorie gut erklären?

Answer 12

Farbfehlsichtichtigkeiten, die auf Fehlern von ein oder zwei Rezeptorsystemen beruhen.

• Dichromat mit zwei Rezeptorarten:
  braucht nur zwei Lichtquellen, um Farbübereinstimmung mit allen anderen Wellenlängen herzustellen.
• Monochromat mit nur einem Rezeptor:
  eine Farbunterscheidung ist nicht möglich

Question 13

Wie nennt man Rot-Grün-Blindheit?

Answer 13

Pronatopie

Question 14

Was ist die Neuropsysiologische Grundlage für die drei Rezeptormechanismen?

Answer 14

Annahme Rezeptormechanismen:
Es gibt drei Zapfenarten mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit:

1. kurzwelliges Licht = 419 nm (blau)
2. mittelwelliges Licht = 531 nm (grün)
3. langwelliges Licht = 558 nm (rot)

Question 15

Wo sind die Grenzen der Dreifarbentheorie?

Was kann sie nicht erklären?

Answer 15

1) Muster der Farbblindheit: Warum die Kombination Rot
& Grün, und Blau & Gelb?

2) Warum gibt es Farbkombinationen wie bläuliches Grün,
aber nicht rötliches Grün?

3) Natur farbiger Nachbilder?

Question 16

Welche Annahme liegt der Gegenfarbtheorie zugrunde?

Answer 16

Es gibt drei antagonistisch wirkende Farbpaare:

1. rot-grün
2. blau-gelb
3. weiß-schwarz

Grundlage: Farbige Nachbilder

Question 17

Was besagt die Dual process theory?

Welches Experiment liegt der Annahme zugrunde?

Answer 17

Huvrich und Jameson postulieren zwei Stufen der Verarbeitung:

Aufgabe zur Bestimmung der spektralen Empfindlichkeit der Gegenfarbensysteme:
bestimme für eine vorgegebenes Licht (z.B. rot), wieviel Licht einer anderen Farbe (z.B. grün) addiert werden muss, damit der Farbeindruck verschwindet.

1. Stufe:
   drei Rezeptortypen - entsprechend Dreifarbentheorie
2. Stufe:
   antagonistische Zellen auf Basis der Rezeptorzellen - entsprechend der Gegenfarbtheorie

Question 18

F24:

Beschreibe die Neurophysiologische Grundlage der Implementierung, der Dual processing therory.

Answer 18

Es gibt drei Kanäle mit unterschiedlichen Rezeptorarten.
Diese senden jeweils hemmende oder erregende Signale, so dass ein entsprechender Farbeindruck entsteht.

1. Rot-grün-Kanal:
mittelwellige Zapfen (grün) senden
erregende und langwellige Zapfen (rot)
hemmende Signale (oder umgekehrt)
Hier Antwort: grün

2. Blau-Gelb-Kanal:
kurzwellige Zapfen (blau) senden
erregendes Signal, Signale aus mittel und
langwelligen Zapfen werden
gebündelt, senden hemmendes Signal
(oder umgekehrt)
Hier Antwort: blau

3. Achromatischer Kanal:
   erhält erregende Signale von allen Zapfen
   -> es entsteht keine differenzierte Verarbeitung der
   Informationen aus den drei Zapfenarten

Question 19

F25:

Was beschreibt der Assimilationeffekt?

Answer 19

Grundsätzlich:
Farbige Objekte sind mehr als die Summe der sensorischen Farbsignale farbiger Flächen in Isolation

Beispiel Assimilationseffekt:
Der Kreis hat in jeder Abbildung (siehe Folie) dasselbe sensorische Farbsignal. Wahrnehmungsunterschiede hängen davon ab, ob die gelben oder die blauen Linien den Vordergrund bilden.

Bild: gelbe und blaue Streifen über Fläche hinweg.
Zwei Kreise in gleicher Farbe nebeneinander. Einmal blau und einmal gelb als Streifen über Farbfläche.

Question 20

F26:

Was beschreibt das Phänomen der Farbkonstanz?

Answer 20

Farbkonstanz beschreibt die Fähigkeit, Farben von Objekten trotz Änderungen der Lichtverhältnisse als unveränderlich (konstant) wahrzunehmen.

• Sensorisches Farbsignal (Zapfenerregung) ist für die Trauben links und die Orange rechts identisch.
• Trotzdem nehmen wie die Trauben in beiden Fällen als grün, und die Orangen als orange wahr.
• > Das heißt: Je nach Kontext, passt sich die Wahrnehmung der Farbe von Objekten an.
• > Wichtig, weil: Ansonsten wäre eine Identifikation von Objekten nicht möglich.

Question 21

Was beschreibt das Phänomen der Helligkeitskonstanz?

Welcher Mechanismus könnte dem zugrunde liegen?

Answer 21

Fähigkeit, Helligkeit von Objekten trotz Änderungen der Lichtverhältnisse als unveränderlich (konstant) wahrzunehmen.

Möglicher Mechanismus: Prinzip des konstanten Verhältnisses
-> Trotz Illuminationsunterschieden bleibt das Verhältnis des reflektierten
Lichts der Farben (hier: 10:1) konstant

Bsp.: Bild von Schachbrett, dass unterschiedlich stark beleuchtet wird.

Question 22

Was ist die Grundannahme der Farbadaptation?
Wie ist der Aufbau des Experiments dazu gestaltet?
Was bewirkt die Farbadaptation?

Answer 22

Grundannahme von Uchikawa et al. (1989):
Farbeindrücke in Abhängigkeit von Adaptation für Beleuchtungsverhältnisse.

Experiment: Eine Beleuchtungsquelle bescheint Auge, eine andere ein grünes Papier.
Drei Bedingungen:
1. Beobachter wird weiß beleuchtet, grünes Papier ebenfalls.
-> Farbeindruck Papier: grün
2. Beobachter wird weiß beleuchtet, grünes Papier rot.
-> Farbeindruck ins rötliche verschoben
3. Beobachter UND grünes Papier werden mit rot beleuchtet.
-> Farbeindruck nur minimal in Richtung rot verschoben.

Question 23

Warum ist die Bewegungswahrnehmung DIREKT relevant?

Answer 23

Sowohl wir, wie auch Objekte in der Welt, bewegen sich.
-> Für adaptives Verhalten müssen wir wissen, was/wer sich wohin und wie schnell bewegt.

Wird deutlich an folgendem Beispiel:
-> Ausfall der Wahrnehmung von Bewegung (Akinematopsie) hatgravierende Folgen
Beispiel: Patientin LM (Zihl, Crammon & Mai, 1983)
• Welt erscheint wie gefroren
• Probleme, Flüssigkeiten einzugießen (Gefäße laufen über)
• Menschen tauch plötzlich woanders auf, als sie gerade
waren
• Verunsicherung beim Überqueren der Straße

Question 24

Was ist die INDIREKTE Relevanz der Bewegungswahrnehmung?

Answer 24

Bewegung hilft…

• bei der Abschätzung von Räumlichkeit

• bei der Objekterkennung - durch Trennung von Figur und Hintergrund
(Objekt und Hintergrund lassen sich besser unterscheiden.
Bsp. Rauschbild)

• 3D Struktur aus 2D Informationen
(Bsp. Bild von Kreisdarstellungen können als Kegel wahrgenommen werden)

Question 25

Was ist der Bewegungsnacheffekt und was wird dadurch nachgewiesen?

Answer 25

Bewegungsnacheffekt: Wahrnehmung einer Bewegung in
Gegenrichtung nach Adaptation
-> Nachweis spezieller spezielle Mechanismen für
Bewegungswahrnehmung

Schaut man sich länger eine Bewegung in eine Richtung an, so wirken danach auch unbewegte Objekte bewegt. Die Scheinbewegung wirkt jedoch in die Gegenrichtung.

Stichwort für Youtube-Suche:
Optical Illusion: The Motion After-Effect

Question 26

Was sind Scheinbewegungen?

Was ist ein klassisches Experiment dazu?

Answer 26

Eine Scheinbewegung ist die Wahrnehmung einer Bewegung, die nicht vorhanden ist.

Experiment:
Nacheinander aufleuchtende Lichter erzeugen die Wahrnehmung einer kontinuierliche Bewegung.

Stimuluslichter tauchen an 5 nebeneinanderliegenden Orten, nacheinander auf. Werden diese Bilder als schnelle Abfolge dargestellt, wirkt dieses Erscheinen der Lichtpunkte als ein sich bewegendes Objekt.
Resultierendes Perzept: Bewegtes Bild

Question 27

Welche Erklärung liefert der Reichardt-Detektor?

Welcher Mechanismus liegt dem zugrunde?

Answer 27

Der Reichardt-Detektor erklärt warum nur die zeitlich verzögerte, nicht aber die gleichzeitige Darbietung. zweier Reize die Wahrnehmung einer Scheinbewegung auslöst.

Zugrundeliegender Mechanismus:
Erst wird Rezeptor P1 aktiviert, dann Rezeptor P2.
Entscheidende Annahme: Neuronale Weiterleitung wird um bestimmte Zeit (Delta t) verzögert. Dadurch kummulieren die Informationen aus P1 und P2 auf einer bestimmten Zelle X1. Dadurch wird der Detektor exitatorisch aktiviert. -> Dadurch wird Bewegung von links nach rechts wahrgenommen.

Durch zeitliche Verzögerung und Summation der Signale kann also Bewegungsrichtung kodiert werden.

Question 28

Wo liegen bewegungssensitive Neurone?

Wo sind besonders viele bewegungssensitive Neurone zu finden?

Answer 28

In V1 und allen Regionen, die danach folgen.

Besonders häufig sind bewegungssensitive Neurone in Area MT -> dort hat Patientin mit Akinematopsie Läsion.

Question 29

F39:

Durch welche Arten von Bewegung kann die Bewegung auf der Retina hervorgerufen werden?

Wie kann zwischen diesen beiden Arten von Bewegung unterschieden werden?

Answer 29

Jede Art von Bewegung auf der Retina kann durch Eigen- oder Fremdbewegung hervorgerufen werden.
-> Sich nach Objekt vorbei bewegen oder Objekt an sich vorbei bewegen. Unterschiedlich ist jedoch was in der Welt drumherum passiert!

Wir können als mögliches Unterscheidungskriterium also optische Flussmuster ausmachen.

1. Eigenbewegung: globaler Optischer Fluss
   -> Veränderung im gesamten Gesichtsfeld
   Bsp. Gesamter visueller Eindruck verändert sich: z.B. bei Drehung um die eigene Achse
2. Objektbewegung: lokaler optischer Fluss
   -> Veränderung nur im Teil des Gesichtsfeldes
   Bsp. nur Veränderung in kleinem Teil des visuellen Eindruckes: z.B. Baum bleibt an Ort und Stelle, wenn Auto vorbeifährt.

Question 30

Warum ist die Unterscheidung von Eigenbewegung und Fremdbewegung relevant?
Was ist ein Beispiel dafür?

Answer 30

Kann nicht zwischen Eigen- und Fremdbewegung unterschieden werden, kommt es zu einem Trugschluss der Eigenbewegung.

Bsp.: Gefühl der Eigenbewegung, wenn ein Zug auf dem Nachbargleich losfährt.