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21.04.2009Visuelle Illusionen1


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http://www.dok.de/gfx/simultan_kontrast.gif 19. April 2009, 12:33

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http://www.psychesmirrors.com/facevase.jpg 16. April 2009, 19:07

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21. APRIL 2009

VISUELLE ILLUSIONEN

SEMINAR: VISUELLE WAHRNEHMUNG UND SINNESPHYSIOLOGIE

DOZENT: DR. ALEXANDER SCHÜTZREFERENTIN: ALENA BOHLEN

Gliederung

1. Geometrisch-optische Täuschungen1. Einführung2. Theorien zur Erklärung optischer Täuschungen

1. Kontrast- und Assimilationstheorien

2. Aktivitätstheorien

3. Physiologische Theorien

+ Filtertheorie

3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale Theorien

21.04.2009

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Visuelle Illusionen

Gliederung

21.04.2009Visuelle Illusionen

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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion2. Scheinkonturen3. Nacheffekte4. Multistabile Reize5. Zeitpunkt des Bewusstseins6. Cross-modale Illusionen7. Wenn Biologie neue Illusionen offenbart

1. Geometrisch-optische Täuschungen1. Einführung

Der Wahrnehmungsmechanismus der Größenkonstanz galt als Ursache für geometrisch-optische Täuschungen

Denn: eine optische Täuschung entsteht, wenn das visuelle System die Linien einer Abbildung so verarbeitet, als lägen sie in verschiedenen Ebenen

Die meisten geometrischen Täuschungen haben aber gar keine räumliche Tiefe

→ beruhen auf Informationen über die Größe und die Größenverhältnisse in der normalen Umwelt, auf der linearen Perspektive und auf perspektivischen Verkürzungen


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2 Komponenten:

1. auslösende Komponente

2. Test-Komponente


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3 Übereinstimmungen in den Erklärungen der Ursachen:

1. Die Täuschung betrifft die Wahrnehmung, nicht das Denken

2. Sie entsteht nicht durch Vorgänge auf der Netzhaut, sondern erst nachdem die Informationen aus beiden Augen zusammengetroffen sind

3. Die Augenbewegungen sind nicht an der Entstehung beteiligt


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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer

Täuschungen

1. Kontrast- und Assimilationstheorie

Berücksichtigt die Gemeinsamkeiten von Figuren, die optische Täuschungen hervorrufen

Sagt nichts über den Mechanismus oder die Funktion, kann auf einige Täuschungen nicht angewendet werden

Täuschung entsteht durch Überbewertung (→ Kontrast) oder Unterbewertung (→ Assimilation) eines Unterschiedes zwischen der auslösenden und der Test-Komponente


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Täuschungen

Beispiele

Überbewertung

Unterbewertung

Beides


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Täuschungen

2. Aktivitätstheorien

Ursache: vorbereitende Prozesse führen zur Wahrnehmung der Täuschung

Theorie der efferenten Bereitschaft: Täuschungen entstehen, je nachdem wie die Augen auf die durchzuführenden Bewegungen vorbereitet sind


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Täuschungen

3. Physiologische Theorien

Prozess der lateralen Hemmung: neuronale Vorgänge können örtlich begrenzt oder verstärkt werden

Es gibt Nervenzellen, die nur auf Linienreize mit einer bestimmten Richtung optimal reagieren

Welche Richtung wahrgenommen wird, hängt von dem Erregungsmuster ab, das sich in der Sehrinde bildet

Treten im Gesichtsfeld zwei Linien unterschiedlicher Richtung auf, so können sich die Erregungsmuster überlagern


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Erregungsmuster, wenn die rechte Linie gesehen wird

Erregungsmuster, wenn die linke Linie gesehen wird

Überlagerung der Erregungsmuster, wenn beide Linien gesehen werden

→ Linien werden wahrgenommen, als wären sie um 16° statt um 12° geneigt


Täuschungen

Durch die Überlagerung kommt es entweder zu einer Steigerung oder Verringerung der Erregung, was wiederum zu einer Änderung der wahrgenommenen Richtung führt

Linien mit ähnlichen Richtungen verursachen durch Assimilation Erregungssteigerungen

Linien mit unterschiedlichen Richtungen verursachen durch Kontrast Erregungsminderung


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Täuschungen

Gute Anwendbarkeit auf Täuschungen mit einem Winkelkontrast, wie z.B. die Zöllner-Täuschung

Täuschungen können z.B. durch den Helligkeitskontrast oder die Zahl der induzierenden Linien verstärkt werden, da diese die laterale Hemmung vergrößern


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Täuschungen

Filtertheorie

Gehört zu den physiologischen Theorien Grundlegende Annahme: Kanäle im visuellen

System, die auf bestimmte räumliche Frequenzen sinusförmiger Hell-Dunkel-Wechsel ansprechen

Hypothese: das visuelle System kann Hell-Dunkel-Muster in deren räumliche Sinuskomponenten aufbrechen


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Täuschungen

Vermutung, dass die Antworten der visuellen Kanäle, die auf niedrige Frequenzen empfindlich sind, Ursache von Täuschungen sind

Vorgehensweise:

Bilder werden in sinusförmige Helligkeitskurven zerlegt

Teilkurven mit hohen Frequenzen werden eliminiert Teilkurven mit niedrigen Frequenzen zu wieder zu

einer Gesamtkurve addiert und daraus das Bild rekonstruiert


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Täuschungen

→ das rekonstruierte Bild besitzt Eigenschaften, die denen des ursprünglichen Bildes entsprechen

Aber Vorsicht: Erklärung wenig plausibel!

Wieso sollte das visuelle System nur von einem Teil der verfügbaren Informationen Gebrauch machen?

Daraus könnten erhebliche Irrtümer in der Wahrnehmung entstehen!!


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Täuschungen

Problem: Keine der Theorien kann erklären, wann Täuschungen geringer werden

Lösung: Theorien, die Täuschungen als Resultate normaler Wahrnehmung ansehen

Thiéry, Gregory, Tausch: Die meisten optischen Täuschungen kommen in

zweidimensionalen Abbildungen dreidimensionaler Szenen vor

→ sie dienen dazu, einen wirklichkeitsgetreuen dreidimensionalen Eindruck des abgebildeten Raumes hervorzurufen


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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale

Theorien

Basis: Größenkonstanz

Grundannahme: Größenkonstanz hängt nicht von der Wahrnehmung räumlicher Tiefe ab, sondern von Hintergrundstrukturen, in denen der Eindruck räumlicher Tiefe von verschiedenen Arten der Perspektive vermittelt wird

Beispiele: …


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Theorien

Obere Linie erscheint länger

Keine Unterschiede in der Länge


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Theorien


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Untere Linie erscheint kürzer

Keine Unterschiede in der Länge


Theorien

→ Keine Täuschung bei Linien, für die der Hintergrund keine Größenskala darstellt

→ Größenkonstanz ist direkt mit der Größenskalierung verbunden und wird nicht erst durch die Verarbeitung räumlicher Tiefe vermittelt (traditionelle Sichtweise)


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Theorien

Wie kann eine Theorie, die auf Perspektive basiert, Täuschungen erklären, die nicht so klar auf die Perspektive zurückgeführt

werden können, wie die Ponzo-Täuschung?

1. Müller-Lyer-Täuschung

2. Poggendorff-Täuschung


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Theorien

Gregory:

Müller-Lyer-Täuschung entspricht der Abbildung einer Gebäudeecke, einmal von innen und einmal von außen gesehen

http://www.lb-psychologie.de/images/myers__die_zweite/abbildungen/jpg/06-6.14.jpg 16. April 2009, 18:28


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Theorien

Tausch:

Müller-Lyer-Täuschung stellt die Summe der Wirkung von vier schrägen Linien auf die horizontalen dar

→ zwei Linien, die spitze Winkel bilden, werden in der Wahrnehmung verkürzt

→ zwei Linien, die stumpfe Winkel bilden, werden in der Wahrnehmung verlängert


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Theorien


35


Theorien


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Diese Dehnungen und Stauchungen von Linien dienen dazu, Eigenschaften eines Bildes, die nicht Eigenschaften der abgebildeten Szene sind, zu korrigieren

http://www.lb-psychologie.de/images/myers__die_zweite/abbildungen/jpg/06-6.14.jpg 16. April 2009, 18:28

→ Täuschungen werden umso stärker, je stärker die perspektivische Projektion verzerrt ist


Theorien

Linien, die Teile derselben Geraden sind,

nennt man kollinear Solche Linien erscheinen auch auf der

Netzhaut kollinear

Behauptung:

Die parallelen senkrechten Linien ergeben

einen bildlichen Kontext, der die

kollinearen schrägen Linien so erscheinen

lässt, als wären sie im dreidimensionalen Raum nicht kollinear


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Theorien

Die parallelen senkrechten Linien verlegen die Punkte B und C in eine Ebene, die vor dem Betrachter senkrecht steht

→ die Strecke wird nicht mehr als eine in die Tiefe des Raumes verlaufende Horizontale wahrgenommen


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Theorien

Die Täuschung wird schwächer, wenn die parallelen Senkrechten den Eindruck eines Rechtecks hervorrufen, das vom Betrachter aus schräg in die Tiefe des Raumes weist

→ Die Wahrnehmung kollinearer Linien ist stark vom räumlichen Eindruck abhängig


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Theorien

Aber:

Es ist unwahrscheinlich, dass alle optischen Täuschungen auf die Entschlüsselung von perspektivischen Elementen zurückgeführt

werden können.


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion

Eine der frühesten neuronalen Theorien Neuronen hemmen oder erregen ihre

Nachbarzellen, je nach Konnektivität Das erlaubt dem Nervensystem den Kontrast

zwischen ähnlichen Bereichen zu erhöhen Dies ist zwar prinzipiell gut, da so Redundanzen

vermieden werden können, kann aber auch Scheinwahrnehmungen hervorrufen

Beispiele: …


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Mach‘sche Streifen Illusorische helle und dunkle Streifen links und

rechts des Helligkeitsverlaufs von zwei einheitlich farbigen Bereichen

physikalische Intensität

wahrgenommene Intensität


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Bei den rezeptiven Feldern im einheitlich farbigen Bereich besteht eine Balance zwischen ihrem anregendem Zentrum und ihrer hemmenden Umgebung

Ein rezeptives Feld aber, das sich auf dem hellen Mach-Band befindet, zeigt eine stärkere Reaktion, da Teile der Umgebung im dunklen Bereich sind und dieses Feld deshalb weniger Hemmung erfährt


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Hermann-Gitter Physikalisch nicht vorhandene

graue Punkte werden an den

Kreuzungen wahrgenommen


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Grund: Bei einem rezeptivem Feld, das auf einer

Kreuzung liegt, fällt mehr Licht auf seine hemmende Umgebung, als bei einem rezeptiven Feld, das zwischen zwei schwarzen Quadraten liegt

Deswegen wird sein erregendes Zentrum unterdrückt und ist weniger aktiv


Zöllner-Täuschung Die parallelen langen Linien scheinen

nicht parallel zu sein

Grund:

Laterale Interaktion erhöht den Richtungs-

kontrast, indem es den Eindruck von einem

vergrößerten Winkel zwischen den langen und kurzen Linien

hervorruft


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Simultan-Kontrast

Die umgebenden Farben beeinflussen die Wahrnehmung des grauen Quadrats im Zentrum

Grund:

Neuronaler Vergleich von Sinneseindrücken von benachbarten Bildbereichen

2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie2. Scheinkonturen


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Die Kanten eines Objekts können auch in Bereichen des Bildes wahrgenommen werden, in denen es keine visuellen Beweise für sie gibt

http://www-psych.stanford.edu/~lera/psych115s/notes/lecture9/images/illusory-contours1.gif 16. April 2009, 18:51

2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie2. Scheinkonturen

Direkte physiologische Korrelate in Areal V1 und V2

Reaktionen von V1 zeigen längere Latenzen

→ das Gehirn füllt die Scheinkontur auf der Basis von Rückmeldungen höherer Areale


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie3. Nacheffekte

Farb-Nacheffekt


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Hering (1870): Gegenfarbentheorie Annahme: 3 antagonistisch wirkende

Farbenpaare

rot – grün

blau – gelb

schwarz – weiß Nachbilder in der jeweiligen Gegenfarbe Idee: konkurrierende neuronale Populationen

→ wird eine „ermüdet“, kann die andere die Wahrnehmung kontrollieren


Bewegungsnacheffekt Wird auch auf die Idee der „Ermüdung“

zurückgeführt Beispiel: Wasserfallillusion

Nach längerem Beobachten eines Wasserfalls hat man anschließend den Eindruck, dass sich unbewegliche Objekte nach oben bewegen


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Physiologische Unterstützung der Idee der „Ermüdung“:

wenn ein Stimulus kontinuierlich einem rezeptiven Feld präsentiert wird, nimmt die Feuerrate ab

Nachdem der Stimulus entfernt wurde, bleibt die Feuerrate kurzzeitig unterdrückt


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Aber: Bewegungsnacheffekte können manchmal über

Tage bewahrt werden Beispiel: McCollough-Effekt


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Dies spricht eher für aktive Rekalibrierung D.h. das visuelle System versucht

möglicherweise, Korrelationen zwischen Farbe und Richtung zu eliminieren


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie4. Multistabile Reize

Kippfiguren http://www.psychesmirrors.com/facevase.jpg

16. April 2009, 19:07

Trotz Gleichbleiben des Stimulus kann ihn das visuelle System auf mehrere Arten interpretieren

→ Wahrnehmungsumkehr Beweis, dass kortikale Verarbeitung ein aktiver

Prozess ist, der versucht, die eintreffenden Informationen mit Bedeutung zu versehen


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Multistabile Reize sind unverzichtbar zur Unterscheidung zwischen neuronalen Reaktionen auf das, was man sieht, und auf das, was man wahrnimmt

Beispiel: Necker-Würfel


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Binokulare Rivalität tritt auf, wenn man den beiden Augen zwei

unterschiedliche Bilder präsentiert, die nicht in ein einheitliches Bild integriert werden können

Zunächst dominiert die Sicht des einen Auges für mehrere Sekunden, dann wird sie durch die Sicht des anderen Auges ersetzt


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Neuronaler Hintergrund:

Auf niedrigen Verarbeitungsebenen reagieren gleich viele Nervenzellen auf beide Bilder

Auf den höheren Ebenen (im Temporallappen) steigt die Anzahl der Zellen, die auf den Reiz reagieren, der momentan die Wahrnehmung dominiert

→ binokulare Rivalität scheint keinen Konkurrenzkampf zwischen den Augen, sondern zwischen verschiedenen kortikalen Ebenen widerzuspiegeln


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie5. Der Zeitpunkt des Bewusstseins

Pulfrich-Effekt

Grundlage: dunkle optische Reize benötigen etwas mehr Zeit, um vom Gehirn wahrgenommen zu werden, als helle

Wenn ein seitwärts bewegtes Pendel mit beiden Augen betrachtet wird, wobei ein Auge abgedunkelt wird, kommt das Bild des Pendels des abgedunkelten Auges etwas später zum Gehirn

→ Tiefe wird erzeugt: Pendel scheint sich im Kreis zu drehen


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie5. Der Zeitpunkt des Bewusstseins

Flash-lag-Illusion

Phänomen, bei dem ein Blitz und ein bewegtes Objekt, die an der gleichen Stelle präsentiert, als örtlich versetzt wahrgenommen werden

Erklärung: unterschiedliche Wahrnehmungslatenzen

Backward Masking

Ein Stimulus, der direkt auf einen anderen folgt, kann die Wahrnehmung des ersten blockieren oder verändern


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie6. Cross-modale Illusionen

McGurk-Illusion

wenn der Klang einer Silbe (z.B. „ba“) mit Lippenbewegungen einer anderen Silbe (z.B. „ga“) synchronisiert wird, wird wiederum eine andere Silbe („da“) wahrgenommen

→ Hinweise von Stimme und Lippenbewegungen werden auf einer frühen Verarbeitungsstufe kombiniert


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie6. Cross-modale Illusionen

Haben visuelle Illusionen Einfluss auf visuell gesteuerte motorische Handlungen?

Beispiel: Titchener-Illusion

Der rechte innere Kreis scheint

größer als der linke zu sein werden VPn aber aufgefordert, nach beiden Kreisen

zu greifen, ist die Größe ihres Griffs dieselbe

→ könnte bedeuten, dass das, was wir (meinen zu) sehen, nicht immer unsere Handlungen steuert


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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie7. Wenn Biologie neue Illusionen offenbart

Marriotte (1668): Entdeckung des Blinden Flecks

Illusion: trotz der Abwesenheit von Photorezeptoren auf einem beträchtlichen Teil der Retina erleben wir Kontinuität in unserem visuellen Feld


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Quellen

Gillam, B. (1986): Geometrisch-optische Täuschungen.

Eagleman, D.M. (2001): Visual illusions and neurobiology.


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Ein kleiner Test…


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Auflösung

Die hintere Gitarre wirkt größer als die vordere: Ponzo-Täuschung

Die Hinterkante des Teppichs sieht kürzer aus als seine Länge: Vertikalentäuschung

Die Sockellinien an den Längswänden erscheinen zu schräg, um mit den Simslinien der jeweils gegenüberliegenden Wände kollinear zu sein: Poggendorff-Täuschung

Die Vorderkante des Teppichs scheint kürzer zu sein als die Bodenkante der hinterer Wand: Müller-Lyer-Täuschung


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Klausurfragen

Wie viele Komponenten sind am Zustandekommen einer optischen Täuschung beteiligt und wie heißen sie?

Wie lauten die drei Übereinstimmungen in den Erklärungen der Ursachen optischer Täuschungen?

Wie lauten die vier Gruppen, in die man die Theorien zur Erklärung optischer Täuschungen einordnen kann?

Mit welcher neurobiologischen Theorie lassen sich u.a. die Mach‘schen Streifen und das Hermann Gitter erklären? Erläutern Sie kurz!

Was versteht man unter Binokularer Rivalität?


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