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

Gliederung Einleitung Vom Sinneseindruck zur Repräsentation Grundlegende Konzepte Wahrnehmungskonstanz Tiefenwahrnehmung Gestalt – Ansatz Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung Bottom-up Ansätze Top-down Ansätze Wahrnehmungsdefizite Visuelle Agnosien © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Einleitung Was ist Wahrnehmung? Wahrnehmung ist ein komplexes Konstrukt, das aus einer Reihe von Prozessen des Erkennens, der Organisation und Sinneinbindung von Umweltreizen besteht. (Hier soll nun der Fokus auf visueller Wahrnehmung liegen.) © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Manchmal sehen wir existente Dinge nicht... Einleitung Manchmal sehen wir existente Dinge nicht... © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Einleitung ... und manchmal sehen wir Dinge, die auf visuellen Informationen beruhen, die nicht existent sind... © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

... und manchmal sehen wir Dinge, die nicht da sein können. Einleitung ... und manchmal sehen wir Dinge, die nicht da sein können.  Dies zeigt: Was die Wahrnehmungsorgane (Rezeptoren) erreicht, muss nicht unbedingt mit dem Wahrgenommenen, der gebildeten mentalen Repräsentation, übereinstimmen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Grundlegende Konzepte © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wann, bzw. wie findet nach James Gibson Wahrnehmung statt? Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Grundlegende Konzepte Wann, bzw. wie findet nach James Gibson Wahrnehmung statt? Wahrnehmung findet statt, wenn ein Objekt der Außenwelt („distal object“) die Strukturen eines „informational medium“ beeinflusst, was Auswirkungen auf unsere Sinnesrezeptoren hat („proximal stimulation“), was zu einer internen Objektidentifikation („perceptual object“) führt. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Distal Objekt Informational Medium Proximal Stimulation Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Grundlegende Konzepte Distal Objekt Informational Medium Proximal Stimulation Perceptual Object Sehfähigkeit (z.B. das Gesicht der Großmutter) Reflektiertes Licht vom Gesicht der Großmutter (sichtbare elektromagnetische Wellen) Photonenabsorption in der Retina Das Gesicht der Großmutter Geruchssinn (Brutzelnder Schinken) Moleküle freigegeben vom bratenden Schinken Molekularabsorption im Epithel Schinken © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Variation scheint aber nötig für unsere Wahrnehmung zu sein. Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Grundlegende Konzepte Wir nehmen niemals dieselben Reizeigenschaften wahr wie zuvor. Die Frage, die sich daraus ergibt, ist also, wie wir eine Stabilität in der Wahrnehmung erhalten. Variation scheint aber nötig für unsere Wahrnehmung zu sein. Warum? Die Zellen adaptieren an konstante Stimuli und generieren als Folge keine Aktionspotentiale mehr. Deshalb führen wir kleine Augenbewegungen (Sakkaden) aus, die gewährleisten, dass das Bild auf der Retina variiert. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Wahrnehmungskonstanz © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Man unterscheidet Größen-, und Formkonstanz Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Wahrnehmungskonstanz Was ist Wahrnehmungskonstanz und welche Formen der Wahrnehmungskonstanz gibt es? Unsere Wahrnehmung eines Objekts bleibt konstant, auch wenn sich die proximale Empfindung des entfernten (distalen) Objekts ändert. (Anpassungsmechanismus zum effektiven Umgang mit unserer Umwelt) Man unterscheidet Größen-, und Formkonstanz © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist Größenkonstanz? Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Wahrnehmungskonstanz Was ist Größenkonstanz? Größenkonstanz ist die Wahrnehmung, dass die Größe eines Objekts gleich bleibt, obwohl sich die Größe des proximalen Stimulus ändert. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Wahrnehmungskonstanz Was ist Formkonstanz? Anders als bei der Größenkonstanz ist hier die Entfernung unterschiedlicher Teile des Objekts zum Beobachter ausschlaggebend. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Es gibt monokulare und binokulare Hinweisreize. Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung Das Auge ist auf Tiefen-Hinweisreize angewiesen, um dreidimensional zu sehen. Es gibt monokulare und binokulare Hinweisreize. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Monokulare Hinweisreize Texturgradient Relative Größe Interposition Lineare Perspektive „aerial perspective“ „location in the picture plane“ Bewegungsparallaxe © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung Sogenannte „unmögliche Figuren“ enthalten widersprechende Tiefeninformationen. Einzelne Elemente erscheinen plausibel, aber nicht die Figur als Ganze. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

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Wie lauten die zwei binokularen Hinweisreize? Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung Wie lauten die zwei binokularen Hinweisreize? Aufgrund der Positionierung der Augen versorgen diese das Gehirn mit zwei Arten von Informationen: Binokulare Konvergenz Binokulare Disparität © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist binokulare Disparität? Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung Was ist binokulare Disparität? Um so näher ein Objekt kommt, desto größer wird die Diskrepanz zwischen den Bildern, die vom linken, bzw. rechten Auge zum Gehirn gesandt werden. Der Grad der Diskrepanz wird vom Gehirn als Indikator für die Entfernung interpretiert. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist binokulare Konvergenz? Vom Sinneseindruck zur Repräsentation - Tiefenwahrnehmung Was ist binokulare Konvergenz? Bei Objekten, die nah sind, kommt meist die binokulare Konvergenz zum Tragen. Hierbei bewegen sich die Augen mit zunehmender Objektnähe nach innen. Das Gehirn zieht die Muskelbewegung als Indikator für Entfernung heran. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Als Reaktion worauf entstand dieser Ansatz und was ist seine Maxime? Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz Als Reaktion worauf entstand dieser Ansatz und was ist seine Maxime? Dieser Ansatz versteht sich als Reaktion gegen den strukturalistischen Ansatz, der individuelle Elemente hervorhebt, nicht aber den ganzheitlichen Prozess, der in das Wahrnehmen einer Struktur in der Umwelt involviert ist. Das Motto der Gestalt-Ansatzes: © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist das Gesetz der Prägnanz? Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz Was ist das Gesetz der Prägnanz? Die wahrgenommene Struktur ist immer so einfach wie möglich. Alle weiteren Prinzipien basieren darauf! © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

1. Figur – Hintergrund – Prinzip Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz 1. Figur – Hintergrund – Prinzip Wenn wir einen Bereich wahrnehmen, erscheinen uns Figuren vordergründig, andere hintergründig. Obwohl wir schnell hin- und herschalten können, sind wir nicht in der Lage, beides gleichzeitig zu sehen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wir sehen nah aneinanliegende Objekte als Gruppen. Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz 2. Gesetz der Nähe Wir sehen nah aneinanliegende Objekte als Gruppen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

3. Gesetz der Ähnlichkeit Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz 3. Gesetz der Ähnlichkeit Objekte werden nach Ähnlichkeit gruppiert. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

4. Gesetz der durchgängigen Linie Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz 4. Gesetz der durchgängigen Linie Wir erkennen besser fließende und durchgehende Formen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

5. Gesetz der geschlossenen Gestalt Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz 5. Gesetz der geschlossenen Gestalt Unvollständige Objekte werden komplettiert. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wir sehen Objekte als Spiegelbilder an einer Symmetrieachse. Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz 6. Gesetz der Symmetrie Wir sehen Objekte als Spiegelbilder an einer Symmetrieachse. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Sie vermögen aber nicht beobachtete Phänomene zu erklären. Vom Sinneseindruck zur Repräsentation – Gestalt - Ansatz Fazit Obwohl bemerkenswert einfach, charakterisieren die genannten Prinzipien einen großen Teil unserer Wahrnehmungsorganisation. Sie vermögen aber nicht beobachtete Phänomene zu erklären. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung Welche beiden theoretischen Ansätze der Wahrnehmung führt Sternberg ein? Bottom-up-Ansätze: direkte Wahrnehmung, datengeleitet   Top-down -Ansätze: konstruktive Wahrnehmung © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Welche Theorie ist typisch für die Bottom-up Ansätze? Theorie der direkten Wahrnehmung von James J. Gibson: Die Informationen aus den Rezeptoren einschließlich des sensorischen Kontextes reichen aus, um unsere Umwelt direkt wahrzunehmen. Es bedarf also keiner höheren kognitiven Prozesse, die zwischen Sinneseindrücken und der Wahrnehmung vermitteln. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Welche vier Bottom-up-Theorien der Form- und Musterwahrnehmung führt Sternberg ein?   Schablonenvergleich ( Template Theories) Prototypentheorie (Prototyp Theories) Merkmalsanalyse (Feature Theories) strukturelle Beschreibungstheorie (Structural-Description Theory) © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Was versteht man unter den Template Theorien? Die Template Theorien gehen davon aus, dass wir unzählige Schablonen gespeichert haben, die detaillierte Modelle für potentielle Muster sind und dass durch einen Vergleich der sensorischen Daten mit diesen Schablonen die perfekte Schablone gefunden wird. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Welche Probleme und Unzulänglichkeiten weisen die Template Theorien auf? Da stets eine perfekte Schablone notwendig ist, müssten wir für unendlich viele Stimuli Schablonen kreieren, speichern und abrufen .   A a a A a A a A © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Kontextabhängige Interpretation eines Stimulus kann nicht erklärt werden.  © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Was versteht man unter Prototyp Theorien? Alternativtheorien zum Schemavergleich: Ein Prototyp ist ein ideales Beispiel für eine Klasse von verwandten Objekten oder Mustern, das alle typischen Formmerkmale eines Musters integriert, selbst, wenn wir nie ein einzelnes Objekt gesehen haben, dass alle typischen Merkmale auf einmal besitzt. ein Prototyp ist höchst repräsentativ für seine Klasse, jedoch keine identische Abbildung von einem Stimulus, d.h., dass wir keine perfekte Schablone brauchen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Experiment von Solso &McCarthy 1981: © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Was versteht man unter der Merkmalsanalyse? Wir suchen nach Übereinstimmungen zwischen den Merkmalen eines Musters und gespeicherten Merkmalen, anstatt ganze Muster mit Prototypen oder Schablonen zu vergleichen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Wie stellt sich Selfridge anhand des Pandemoniums Wahrnehmung vor? © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Andere Modelle unterscheiden auch verschieden Arten von Merkmalen. Was ist der „Global-Precedence-Effect“ ? Man erkennt schneller die globalen Merkmale als die lokalen. Auf der Ebene der lokalen Wahrnehmung stören gegensätzliche globale Merkmale. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Was ist der „Local-Precedence-Effect“ ? Man erkennt schneller die lokalen Merkmale als die globalen. Auf der Ebene der globalen Wahrnehmung stören gegensätzliche lokale Merkmale. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Die Merkmalsanalyse findet auch Unterstützung durch neurologische und physiologische Forschung. Mit welcher Methode forschten David Hubel & Torsten Wiesel und was fanden sie heraus? Mit Hilfe von Einzelzellableitung bei Tieren fanden sie heraus, dass eine große Anzahl von Zellen im visuellen Cortex auf bestimmte Stimuli maximal reagieren, wenn diese auf die Retina treffen. Jeder Nervenzelle kann ein rezeptives Feld zugeordnet werden. Zudem scheinen die Zellen einer hierarchischen Struktur zu folgen in Bezug auf den Grad an Komplexität des Stimulus, auf den sie maximal reagieren. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Wie entstehen laut Irving Biedermann stabile 3-dimensionale mentale Objektrepräsentationen? “Recognition-by-components (RBC) theory“: Wir zerlegen Objekte in ´´geons“ (geometrical ions, Zylinder, Kegel etc. ), die sich ähnlich wie Buchstaben zu unterschiedlichen Gebilden zusammenfügen lassen und erkennen so das Objekt. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung - Bottom-up Ansätze Welche Vor- und Nachteile bringt diese Theorie mit sich? Vorteile: einfach und unabhängig von der Perspektive Nachteile: erklärt die Wahrnehmung genereller Instanzen, jedoch nicht wie wir bestimmte Dinge (z.B. Gesichter) erkennen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist der Unterschied zu Bottom-up-Ansätzen? Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Was ist der Unterschied zu Bottom-up-Ansätzen? Es wird ein kognitives Verständnis des Wahrgenommenen erzeugt Basierend auf: 1. Reizinformationen (einfach, und mehrdeutig) 2. Wissen 3. Schlussfolgerungen „Intelligente Wahrnehmung“ erfolgreiche Wahrnehmung erfordert Intelligenz Durch die Interaktion von Wahrnehmung und Intelligenz bilden wir unsere Überzeugungen über die Wirklichkeit Wir machen weniger Fehlschlüsse, weil wir mehrere Informationsquellen miteinander abgleichen © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist ein Kontexteffekt, was hat er mit Top-down zu tun? Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Was ist ein Kontexteffekt, was hat er mit Top-down zu tun? Schnelleres Erkennen von Objekten im passenden Zusammenhang Kann von Bottom-up-Ansätzen nicht erklärt werden © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist zum Beispiel der „Configural-Superiority Effect“? Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Was ist zum Beispiel der „Configural-Superiority Effect“? Vpn erkennen bei dem rechten Bild schneller, welche Figur anders ist, als die anderen. Die visuellen Reize allein liefern hierfür keine Begründung. Es muss am Kontext liegen. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Synthese der beiden Ansätze Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Warum sind weder der Top-down- noch der Bottom-up-Ansatz in ihren Extremen das Gelbe vom Ei? Extrem des Top-down: Unterschätzt die Bedeutung der Reizinformation man würde die Reize ständig fehlinterpretieren. Extrem des Bottom-up: Wenn Wissen keinen Einfluss auf die Wahrnehmung hat, warum merken wir uns überhaupt etwas, wenn es uns doch keinen Nutzen bringt? Synthese der beiden Ansätze z.B.: Computational theory of perception (Marr) © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Warum „Computational Theory“? Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Warum „Computational Theory“? Marr hat in seinem Modell den Wahrnehmungsvorgang so genau erklärt, dass er mit Computern simuliert werden konnte. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wie entsteht die 2-D-Skizze? Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Wie entsteht die 2-D-Skizze? Das visuelle System identifiziert Kanten, Ecken und homogene Flächen eines Objektes, indem es Veränderungen der Intensität im Bild analysiert. Dabei kalkuliert es Intensitätsveränderungen der realen Welt ein (z.B. Licht und Schatten). © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Computational Theory of Perception von Marr © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wie entsteht die 2 ½D-Skizze? Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Wie entsteht die 2 ½D-Skizze? Einbeziehung von Tiefenhinweisreizen Berücksichtigung des Blickwinkels des Betrachters © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wie entsteht die 3D-Repräsentation? Theoretische Ansätze zur Wahrnehmung – Top-down Ansätze Wie entsteht die 3D-Repräsentation? Anhand der 2 ½D-Skizze und gespeicherten 3D-Modellen wird ein 3D-Modell gebildet, das unabhängig vom Blickwinkel des Beobachters ist. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wahrnehmungsdefizite - visuelle Agnosien © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Was ist eine visuelle Agnosie? Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien Was ist eine visuelle Agnosie? Störungen des Erkennens visueller Informationen, für die nicht primär sensorische Einbußen ursächlich sind. Die Personen sehen alles, aber es hat keine Bedeutung für sie. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien Was ist der Unterschied zwischen der Simultanagnosie, der räumlichen Agnosie und der Prosopagnosie? Simultanagnosie: Läsion in der temporalen Region Die Person kann nicht mehrere Objekte gleichzeitig wahrnehmen Räumliche Agnosie: Läsion im Parietallappen Die Person erkennt die einfachsten räumlichen Kennzeichen nicht Sie verirrt sich ständig, sogar in vertrautester Umgebung Probleme symmetrische Objekte zu zeichnen Prosopagnosie: Läsion im rechten Temporallappen Unfähigkeit menschliche Gesichter zu erkennen © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Beispiel Simultanagnosie Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien Beispiel Simultanagnosie Es gelingt nicht den inhaltlichen Zusammenhang zu erfassen der mehrere Objekte verbindet. „Der Junge wird an den Haaren gerissen.“ Untersucher: „Warum?“ „Wahrscheinlich hat er ein Geheimnis verraten“ © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

Wahrnehmungsdefizite- visuelle Agnosien Was muss gelten, damit man davon ausgehen kann, dass es für bestimmte Wahrnehmungsaufgaben spezialisiert Module gibt? Die Verarbeitung ist schnell. Die Prozesse laufen unbewusst ab, können folglich nicht beeinflusst werden. Ein Modul kann nur die eine Aufgabe erledigen, für die es spezialisiert ist. Für alle anderen gibt es andere Module. Grundlage der Module sind neuronale Netzwerke, was bedeutet, dass die modularen Prozesse immer gleich ablaufen. Es besteht keine Flexibilität. Inwieweit Wahrnehmung modularisiert abläuft ist noch nicht klar. © Mirjana Degen, Ruth Riemen, Maria Schulz

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