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http://www-psych.stanford.edu/~lera/psych115s/notes/lecture9/images/illusory-contours1.gif 16. April 2009, 18:51
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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
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
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Visuelle Illusionen
Gliederung
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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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1. Geometrisch-optische Täuschungen1. Einführung
2 Komponenten:
1. auslösende Komponente
2. Test-Komponente
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1. Geometrisch-optische Täuschungen1. Einführung
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
Täuschungen
Beispiele
Überbewertung
Unterbewertung
Beides
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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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21.04.2009Visuelle Illusionen21
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
1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen2. Theorien zur Erklärung optischer
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
Theorien
Obere Linie erscheint länger
Keine Unterschiede in der Länge
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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
Theorien
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Untere Linie erscheint kürzer
Keine Unterschiede in der Länge
1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
Theorien
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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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
1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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1. Geometrisch-optische Täuschungen3. Neue Erklärungsansätze: Funktionale
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion
Hermann-Gitter Physikalisch nicht vorhandene
graue Punkte werden an den
Kreuzungen wahrgenommen
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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion
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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
2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie1. Illusionen aufgrund lateraler Interaktion
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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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie3. Nacheffekte
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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
2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie3. Nacheffekte
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie3. Nacheffekte
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie3. Nacheffekte
Aber: Bewegungsnacheffekte können manchmal über
Tage bewahrt werden Beispiel: McCollough-Effekt
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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie3. Nacheffekte
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie4. Multistabile Reize
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie4. Multistabile Reize
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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2. Visuelle Illusionen und Neurobiologie4. Multistabile Reize
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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