2. Grundlegende Prozesse der visuellen Wahrnehmung

Ort des schärfsten Sehens

• Überall auf der Retina, höchste Konzentration auf der Foeva

• Farbsehen 

• geringe Geringe Sensitivität (sehen bei Tageslicht)

• hohe Sehschärfe

• geringe Konvergenz

• Nur in der Peripherie der Retina
• Schwarz-Weiß-Sehen
• hohe Sensitivität (sehen im Dunkeln)
• geringe Sehschärfe
• hohe Konvergenz

Retina -> Corpus geniculatum laterale
(Thalamus) ->Visueller Cortex (striärer Cortex): V1, V2
 

Rezeptive Felder (=Mehrzahl von Sinnenszellen) konvergieren, d.h. leiten Informationen an einzelne nachgeschaltete Neuronen / Ganglien weiter.

Retinotopie: Räumlich benachbarte Lokationen auf der Retina korrespondieren mit räumlich benachbarten Lokationen im CGL (Thalamus) und vis. Kortex.

Kreuzung der Sehnerven

Bei Primaten kreuzen ca. 50% der Sehnerven

Gleiche Hirnseiten erhalten Signale korrespondierender Retinaareale beider Augen

->Signale können gemeinsam verarbeitet und integriert werden

->unterstützt räumliches Sehen

zwei relativ unabhängige Verarbeitungskanäle:

P-Pfad (parvozellulärer Pfad)

M-Pfad (magnozellulärer Pfad)

besonders sensitiv für Farbe und Detailinformation

-> erhält vor allem Input von Zapfen

• Weiterleitung in den parietalen Informationsstrom
-> „WAS-Pfad“: Form- und Farbverarbeitung, Objekterkennung

besonders sensitiv für Bewegung

-> erhält vor allem Input von Stäbchen

Weiterleitung in den dorsalen/temporalen Informationsstrom

WO-Pfad: Bewegungsverarbeitung

• Neurone beeinflussen sich gegenseitig
• Reduzierte Aktivität eines Neurons wird durch die Aktivität benachtbarter Neurone verursacht
• Laterale Inhibition verstärkt den Kontrast an Kanten (Orte mit Helligkeitsunterschieden)
• Auge als "Kantendetektor" 
• Bessere Erkennbarkeit von Objekten

Zekis Theorie funktionaler Stabilisierung:

• Kortikale Areale sind spezialisiert für bestimmte visuelle Funktionen:
  • Form 
  • Bewegung
  • Farbe

• Parallele Verarbeitung verschiedener Attribute
• Kombination der Ereignisse, um kohärenten visuellen Gesamteindruck zu erzielen

Kognitive Neuropsychologie der Farbverarbeitung:

• Annahme: Spezialisierung von V4 (im ventralen Pfad)

• Patienten mit Schädigung in V4 sollten eingeschränkte Farbwahrnehmung bei normaler Form- und Bewegungswahrnehmung erleben
• Trifft zu auf Patienten mit zerebraler Achromatopsie
• Neuere Forschung zeigt jedoch: weitere Areale sind an Farbwahrnehmung beteiligt, V4 ist auch an der Verarbeitung anderer Attribute beteiligt

Wie werden verschiedene Attribute integriert, um den Eindruck kohärenter Wahrnehmung zu erzeugen

Erklärungsansatz: Binding by synchroy: Neuronen, die Merkmale des selben Objekts erkennen, feuern gleichzeitig -> sich asubreitende, synchronisierte neuronale Aktivierung führt zu erleben der Wahrnehmung eines "ganzen".

Kritik: Vermutlich zu einfach erklärt das "wie" und "warum" nicht

Vision-for-perception („what“): Basiert auf ventralem Pfad; zum Identifizieren von Objekten

Vision-for-action („how“): Basiert auf dorsalem Pfad; zum visuell geleiteten Handeln

Erweiterung des Konzepts der "what" und "where" Pfade

Option 1: Neuropsychologisch durch Betrachtung der Einschränkungen von Patienten mit Schädigungen in den spezifischn Kortextbereichen

Option 2: Prüfung mittels Müller-Lyer Täuschung (pfeilspitzen)

->Täuschungseffekte bei Handlungen (zeigen/greifen) eliminiert

Evolutionsbiologischer nutzen

Erleichtert Erkennung bzw. Verdeckung

Kategorisierung (basierend auf Erwartung)

Farbton (Hue): die eigentliche Farbe (rot grün blau,...)

Helligkeit (Brightness): Die wahrgenommene Intensität des Lichts

Sättigung (Saturation): Wie kräftig oder blass eine Farbe ist

Alle Farben werden durch drei Farben gebildet (rot grün blau)

3 verschiedene Zapfentypen, die für Licht unterschiedlicher Wellenlängen empfindlich sind

Nachbilder: 

Nach längerer Fixierung einer Illusion ein Nachbild in der Gegenfarbe

Man kann nicht gelichzeitig blau und gelb/ grün und rot sehen, andere Kombinationen gibt es aber schon

Gegenfarbkanäle in höheren Verarbeitungsstufen

Gegenfarbentheorie +Trichromatische Theorie

Tendenz, die Oberfläche eines Objekts als gleichfarbig wahrzunehmen, auch wenn die Beleuchtung sich hinsichtlich ihrer Lichtzusammensetzung verändert hat

• Ohne Farbkonstanz würden sich wahrgenommene Farben ständig ändern
• Farbkonstanz zeigt, dass Farbwahrnehmung nicht ausschließlich davon abhängt, welche Wellenlängen des Lichts von einem Objekt reflektiert werden
• Aber: Voraussetzung ist, dass wir die Beleuchtung akkurat einschätzen können.

Wir sehen ein zweidimensionales Netzhautbild, können daraus aber eine dreidimensionale Welt konstruieren

Wir verwenden dazu verschiedene Hinweisreize:

• Monokulare Tiefenhinweisreize, die mittels eines Auges genutzt werden können
• Binokulare Tiefenhinweisreize, die für beide Augen genutzt werden müssen
• Okulomotorische Tiefenhinweisreize, die auf der Wahrnehmung der Anspannung der Muskeln um das Auge basieren

Lineare Perspektive:

- Parallele sich entfernende Linien konvergieren

- Objekte werden mit der Distanz kleiner

Texturgradient:

-Die Oberflächenbeschaffenheit von Objekten verändert sich charakteristisch mit der Distanz (z.b Kopfsteinpflaster)

Verdeckung:

- nähere Objekte verdecken Teile entfernterer Objekte

- starker Mechanismus, der sogar zur Illusion führt

Vertraute Größe:

- ist die größe eines Objekts bekannt, kann aus dem retinalen Bild seine Distanz geschätzt werden

Luftperspektive:

- Objekte, die weiter entfernt sind, werden unschärfer, heller und bläulicher (z.B Bergpanorama)

Bewegungsparalaxe:

- Bewegt sich der Beobachter, ziehen nahe Objekte schneller am Auge vorbei, als weiter entfernte Objekte

Binokulare Disparität:

Aufgrund ihrer unterschiedlichen Positionen sind die retinalen Bilder in beiden Augen leicht seitlich verschoben (Querdisparation)

Stereokopisches Sehen:

Die leicht unterschiedlichen Bilder beider Augen könen genutzt werden, um daraus eine Entfernung der Objekte zu errechnen (funktioniert nur bei geringen Entfernungen)

Akkommodation:

- Anspannung bei Nahfokussierung des Ziliarmuskels

-Entspannung bei Fernfokussierung des Ziliarmuskels

> Für Distanzschätzungen von Objekten bis 2m Entfernung

Konvergenz:

Augen drehen nach innen bei der Fokussierung naher Objekte

muskuläre Aktivität wird interpretiert

für Distanzschätzungen von Objekten bis 10 m Entfernung

Objekte werden in einer Größe wahrgenommen, egal ob das retinale Bild groß oder klein ist

Bsp: Person, die auf einen zukommt wirkt gleich groß

Distanz wird bei Größeneinschätzung berücksichtigt

Wahrgenommene Größe hängt ab von:

- Erinnerter/ vertrauter Größe

- Eingeschätzter Distanz

Größenkonstanz kann nicht aufrechterhalten werden, wenn wahrgenommene Distanz stark von der tatsächlichen Distanz abweicht (Bsp.: Ames Room)

Wahrnehmung, die unterhalb der Schwelle des Bewusstseins bleibt, kann das Verhalten beeinflussen

• Rindenblindheit: (Lokale) Schäden im primären visuellen Cortex
(V1)
• Patienten sehen insgesamt sehr schlecht, haben aber weiterhin Fähigkeit, Stimuli im blinden Sehfeld zu erkennen, zu lokalisieren und zu unterscheiden, ohne sie bewusst wahrzunehmen

• Im Selbstbericht keine Wahrnehmung von Reizen im blinden Bereich. Im Forced-Choice Test überzufällige Leistung beim „Erkennen“ von Reizen („present vs. absent“?)

Vergleich von Leistungs- und Bewusstseinsmaßen
• Leistungsmaß der Wahrnehmung (Geschwindigkeit oder Genauigkeit der Reaktion)
• Bewusstseinsmaße:
• Subjektive Maße (Selbstbericht)
• Objektive Maße (z.B. soll „geraten“ werden, ob der präsentierte Stimulus in eine bestimmte Kategorie gehört)
• Schlussfolgerung auf subliminale Wahrnehmung, wenn überzufällige Leistung bei nicht vorhandenem Bewusstsein auftritt

• Naccacheetal.(2002):
• Aufgabe:Reaktion,obgezeigteZahlgrößeroderkleiner5
• Manipulation:VorZielzahlwirdsehrkurzeine(späteronden Teilnehmern nicht bewusst berichtbare) andere Zahl gezeigt.
• KongruenteTrials:KurzgezeigteZahlebenso<>5wieZielzahl
• InkongruenteTrials:WennZielzahl<5,dannkurzgezeigteZahl>5 und umgekehrt.
• Messung:Reaktionszeit
• Ergebniss:SchnellerbeikongruentenalsinkongruentenTrials(obwohl kurz gezeigte Zahl nicht bewusst berichtbar ist!)

• konservatives Antwortkriterium (response bias)
• Insensitive Maße für Bewusstsein
• Reorganisation des Gehirns (bei Blindsight-Patienten)