reine Töne sind Sinusschwingungen & Schall ist die hörbare Druckänderung in Luft oder einem anderen Medium & die Dezibel-Skala wurde eingeführt, um eine besser handhabbare Skala zu haben

die Stimmeinsatzzeit (voice onset time = VOT) ist die Zeit zwischen dem Anfang des Lauts und der Schwingung der Stimmbänder & Phonemwahrnehmung ist kategorial & Stimuli auf der gleichen Seite der Phonemgrenze werden als gleich wahrgenommen & die Phonemgrenze gibt an, bis wann z.B. 'da' wahrgenommen wird und ab wann 'ta'

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visuelle Wahrnehmung - Bewegungswahrnehmung

nach J.J. Gibsons steckt die Information zur Unterscheidung von Eigen- und Fremdbewegung im Reiz selbst

laut Reafferenzprinzip helfen extraretinale Informationen bei der Unterscheidung von Eigen- und Fremdbewegung

beim Reafferenzprinzip vergleicht man die Efferenzkopie mit dem motorischen Signal

das afferente SIgnal ist das sich über die Retina bewegende Abbild

Wenn afferentes Signal = Efferenzkopie wird keine Bewegung wahrgenommen.

visuelle Wahrnehmung - Bewegungswahrnehmung

Das Aperturproblem kommt zustande, weil die Neuronen im V1 nur sehr kleine rezeptive Felder haben und dadurch oft nur einen Ausschnitt eines großen Objekts auf dem rezeptiven Feld haben.

Das Aperturproblem besagt, dass unterschiedliche Bewegungsrichtungen im rezeptiven Feld gleich aussehen können

Das Aperturproblem wird gelöst, indem die Information mehrerer kortikaler Neuronen mit kleinen rezeptiven Feldern zusammengefasst wird

neuronale Korrelate bei Bewegung: MT-Kortex

bei geringer Aktivität im MT-Kortex konnten Affen trotzdem die Bewegung eines Punktes genau beurteilen

visuelle Wahrnehmung - Bewegungswahrnehmung

beim Lichtpunktläufer-Stimulus werden an einer Person Lichter angebracht. Im Dunkeln wird dann biologische Bewegung wahrgenommen, wenn die Person läuft.

Scheinbewegungen werden idR entlang des kürzesten Weges wahrgenommen

die Regel des anatomisch Möglichen kann die Regel des kürzesten Weges außer Kraft setzen

ob die Regel des kürzesten Weges gilt, hängt von der Länge der Bildfolgeintervalle ab

bei kurzen Bildfolgeintervallen wird wahrgenommen, dass die Hand nicht durch den Kopf geht, sondern außen rum

visuelle Wahrnehmung - Wahrnehmung und Handlung

action-perception-loop: wir müssen wahrnehmen um uns bewegen zu können und wir müssen uns bewegen um wahrzunehmen

der optische Fluss liefert Information für Handlung

die Bewegung des Beobachters erzeugt den optischen Fluss

der FOE (focus of expansion) verändert sich mit der Entfernung des Flugzeugs vom Landepunkt

der FOE (focus of expansion) ist unabhängig von der Entfernung des Flugzeugs vom Landepunkt

vestibuläres System

die Bogengänge ermöglichen die Wahrnehmung von Drehbeschleunigung

die Maculaorgane/Statolithenorgane ermöglichen die Wahrnehmung von Drehbeschleunigung

die Bogengänge ermöglichen die Wahrnehmung von Linearbeschleunigung

die Maculaorgane/Statolithenorgane ermöglichen die Wahrnehmung von Linearbeschleunigung

Drehbeschleunigung wird wahrgenommen, wenn sich die Cupula leicht verschiebt

vestibuläres System

Über die Bogengänge wird auch konstante Rotation wahrgenommen

Über die Bogengänge kann konstante Rotation nicht wahrgenommen werden

Bei der "Abscherung" der in die Cupula hineinragenden Haarzellen kommt es zu Aktivierung oder Hemmung, je nach dem, wie stark die Haarzellen gebogen werden

Bei der "Abscherung" der in die Cupula hineinragenden Haarzellen kommt es zu Aktivierung oder Hemmung, je nach dem in welche Richtung die Haarzellen gebogen werden

Die Hauptaufgabe des vestibulären Systems ist der vestibuokuläre Reflex

vestibuläres System

mit geschlossenen Augen wird konstantes Drehen (Drehstuhl) wahrgenommen

mit geschlossenen Augen wird konstantes Drehen (Drehstuhl) nicht wahrgenommen

mit geschlossenen Augen fühlen sich Losdrehen und Abbremsen auf dem Drehstuhl wie entgegengesetzte Drehrichtungen an

der vestibuokuläre Reflex steuert die Augenbewegung, wenn ein Objekt bei schneller Kopfdrehung fixiert wird

vestibuläres System

Zur Wahrnehmung von Trägheit benötigt man die Statolithen

Die Statolithen, auch Ohrsteinchen genannt, befinden sich in der Cupula

Utriculus: horizontale Bewegung, Auslenkung der Haarzellen

Sacculus: horizontale Bewegung, Auslenkung der Haarzellen

Das Einwirken der Schwerkraft entspricht einer vertikalen Beschleunigung, utriculus und saculus liefern Information über die Vertikale

auditive Wahrnehmung

reine Töne sind Sinusschwingungen

Schall ist die hörbare Druckänderung in Luft oder einem anderen Medium

eine zusätzliche Oktave verdreifacht die Frequenz

die Dezibel-Skala wurde eingeführt, um eine besser handhabbare Skala zu haben

Der Referenzschalldruck ist p_0 = 10 mikroPascal

auditive Wahrnehmung

der Schalldruckpegel wird relativ zum Referenzschalldruck angegeben als L = 20 log_10 p/p_0

Der Referenzschalldruck entspricht ungefähr der menschlichen Hörschwelle

0 dB SPL bedeutet, dass kein Ton zu hören ist

gleiche dB-Differenzen lassen auf das gleiche Verhältnis der Schalldrücke schließen

4 Schallquellen gleicher Leistung vervierfachen die Schallintensität und vervierfachen den Schalldruck

auditive Wahrnehmung

Die untere Grenze des Hörbereichs liegt bei 1 Hz

Die obere Grenze des Hörbereichs liegt bei 20000 Hz

Die Lautheit ist abhängig von der Frequenz

Die Lautheit ist abhängig vom Schalldruckpegel

Die Lautheit ist abhängig von der Reinheit des Tons

auditive Wahrnehmung - das Ohr

Funktionen des Außenohrs: Richtungshören, Verstärkung bestimmter Frequenzen durch Resonanz, mechanischer Schutz des Trommelfells

der akustische Reflex findet im Innenohr statt

der akustische Reflex soll bei sehr hohen Schallintensitäten die Schwingungen der ossi dämpfen

das eigentliche Hörorgan ist die Cochlea

im Mittelohr findet die Impedenzanpassung statt: die Gehörknöchelchen verstärken nach dem Hebelprinzip den Druck, da es sonst beim Übergang ins flüssigkeitgefüllte Innenohr zu viel Druckverlust gäbe

auditive Wahrnehmung - das Ohr

über die Membran des ovalen Fensters wird der Schalldruck ins Innenohr übertragen

Der Schalldruck bewegt sich in der Cochlea vom runden zum ovalen Fenster

auf der Basilarmembran sitzt das Corti-Organ mit inneren und äußeren Stereozilien

die Stereozilien werden durch die Tektorialmembran und das Corti-Organ ausgelenkt

die motile Antwort ist die Bewegung der äußeren Haarzellen als Reaktion auf die Bewegung durch Schall. Dadurch werden die Schwingungen der Basilarmembran beeinflusst.

auditive Wahrnehmung - das Ohr

die inneren Haarzellen sind an der motilen Antwort beteiligt

die Stereozilien der inneren Haarzellen erzeugen ein elektrisches Signal, das an die Nervenfasern im Hörnerv übermittelt wird

die Stereozilien der äußeren Haarzellen sind untereinander verschaltet, sie bekommen Input von höheren Strukturen

die Basilarmembran ist an der Basis (an den Fenstern) am breitesten und wird zum Apex hin schmaler

am ovalen Fenster schließt die Scala tympani an, am runden die Scala vestibuli

auditive Wahrnehmung - Lautheit

wahrgenommene Lautstärke (= Lautheit) korreliert mit physikalischer Schallenergie

die Lautheit kann relativ durch Lautheitsanpassung gemessen werden, indem z.B. der Schalldruck eines 100Hz-Tons so eingestellt wird, dass er als gleich laut wahrgenommen wird, wie ein 1000Hz-Referenzton

die Hörfläche liegt über der Hörschwellenkurve und unter der Fühlschwelle

bei der absoluten Messung der Lautheit sollen Vpn die Empfindungsstärke direkt im Vergleich zu einem Referenzton mit Wert 100 angeben

bei der absoluten Messung der Lautheit erhält man die Lautheitsfunktion: Loudness N = k * p^theta. Diese ist kompressiv (theta<1).

auditive Wahrnehmung - Dynamikkompression in der Cochlea

die motile Antwort ist frequenzabhängig

bei der motilen Antwort bewegen sich nur die Stereozilien, nicht die gesamten Haarzellen

bei einem niedrigen SDP kommt es zu einer hohen Verstärkung der Schwingung der Basilarmembran

bei einem mittleren und hohen SDP gibt es keine Verstärkung der Schwingung der Basilarmembran

auditive Wahrnehmung

aural combination tones (Differenztöne) sind ein Beispiel für die Nichtlinearität im Gehör. Hierbei entstehen durch Differenzbildung oder Summation neue Töne bei der gleichzeitigen Abspielung zweier Töne.

die Geschwindigkeit der Basilarmembran ist abhängig vom SDP

bei niedrigen Pegeln ist die Lautheitsfunktion steiler

bei höheren Pegeln ist die Lautheitsfunktion steiler

auditive Wahrnehmung - Hörstörungen

sensorineuronaler Hörverlust kommt durch die Schädigung der inneren Haarzellen zustande

Ursachen für sensorineuronalen Hörverlust sind "Ermüdung" durch Lärm und chemische Einwirkung (z.B.Aspirin)

Presbyakusis ist die Altersschwerhörigkeit

beim sensorineuronalen Hörverlust gibt es bei niedrigen Pegeln keine Verstärkung mehr -> die Hörschwelle verschiebt sich nach oben

bei hohen Pegeln macht sich der sensorineuronale Hörverlust nicht bemerkbar

auditive Wahrnehmung - Tonhöhe, Ortstheorie

das physikalische Attribut ist die Frequenz

Ortstheorie (Bekesy): Druckfrequenz der Wanderwelle erreicht je nach Frequenz an verschiedenen Orten der Basilarmembran ihr Maximum

die Basilarmembran ist an der Basis steifer als am Apex

am Ort der maximalen Auslenkung werden die Haarzellen stärker ausgelenkt und senden stärkere Signale

hohe Frequenzen haben ihr Schwingungsmaximum am Anfang der Basilarmembran

auditive Wahrnehmung

Frequenz-Tuning-Kurven und Maskierungsexperimente können als Belege für die Ortstheorie herangezogen werden

die Frequenz-Tuning-Kurve misst, ab welchem SDP ein bestimmtes Neuron zu feuern beginnt

beim Maskierungsexperiment ist die Hörschwelle in der Nähe des Maskierers (Rauschen) herabgesetzt

upward-spread of masking: Testtöne hoher Frequenz werden stärker maskiert

auditive Wahrnehmung

Die Cochlea kann als Gruppe von Filtern verstanden werden, von denen jeder nur ein schmales Frequenzband verarbeitet

die Basilarmembran zerlegt eine Gruppe komplexer Schwingungen in sinusförmige Komponenten -> Fourier-Analyse

durch digitale Hörgeräte können die Filter in der Cochlea durch Multiband-Dynamikkompression simuliert werden

wenn nur noch die inneren Haarzellen funktionieren, ist ein Cochlea-Implantat notwendig

das Cochlea-Implantat stimuliert den Hörnerv direkt durch elektrische Impulse

auditive Wahrnehmung - Theorie zeitlicher Kodierung

Nervenfasern feuern in Salven nahe des Maximalwertes der Sinusschwingung (Phasenkopplung)

zwischen den Salven gibt es eine Refraktärphase

je höher die Tonfrequenz, desto höher die Feuerrate

je höher die Amplitude, desto höher die Feuerrate

auditorische Wahrnehmung - Verarbeitung

im colliculus inferior findet die Lokalisation statt

im colliculus superior findet die Lokalisation statt

corpus genuculatum mediale -> A1 (temporal) -> A2 = Gürtel -> erweiterter Gürtel

Kerngebiet: komplexe Klänge, belt + erweiterter belt: einfache Schallereignisse (reine Töne)

belt + erweiterter belt: komplexe Klänge, Kerngebiet: einfache Schallereignisse (reine Töne)

Gemeinsamkeiten der visuellen und auditorischen Verarbeitung

bei beiden ist der mittlere Kniehöcker involviert

im primären visuellen bzw. auditiven Kortex werden die einfachen Signale verarbeitet

sekundärer visueller bzw. auditiver Kortex liegen im Parietallappen

im primären visuellen bzw. auditiven Kortex werden die komplexeren Signale verarbeitet

auditive Wahrnehmung - Verarbeitung

WAS-Strom: ventral, vom anterioren Kerngebiet und Gürtel zum PFC

WO-Strom: ventral, vom anterioren Kerngebiet und Gürtel zum PFC

WAS-Strom: dorsal, vom posterioren Kerngebiet und Gürtel über den parietalen Kortex zum PFC

WO-Strom: dorsal, vom posterioren Kerngebiet und Gürtel über den parietalen Kortex zum PFC

auditive Wahrnehmung - Verarbeitung

der A1 ist tonotop aufgebaut, d.h. das Neuronen mit niedriger charakteristischer Frequenz im anterioren Bereich sind, die mit höherer im posterioren Bereich

der A1 ist tonotop aufgebaut, d.h. das Neuronen mit niedriger charakteristischer Frequenz im posterioren Bereich sind, die mit höherer im anterioren Bereich

durch Training einer bestimmten Frequenz kann sich das entsprechende A1-Areal vergrößern

A1 ist für Tonhöhenwahrnehmung und Lokalisation notwendig

auditive Wahrnehmung - Objektwahrnehmung

ein Panoramaneuron feuert als Antwort auf Schallsignale aus allen Richtungen und signalisiert die Position durch Feuerungsmuster

um Schallwellen zu Objekten zu gruppieren, ist räumliche Information notwendig

der Wessel-Effekt besagt, dass wir ähnlich klingende Stimuli meist zusammen gruppieren

Wessel bot seinen Vpn Tonfolgen zweier Klangfolgen dar. Bei hohen Frequenzunterschieden oder hohem Tempo gab es stream segregation statt integrierte Wahrnehmung

Wessel bot seinen Vpn Tonfolgen zweier Klangfolgen dar. Bei geringen Frequenzunterschieden oder langsamem Tempo gab es stream segregation statt integrierter Wahrnehmung

auditive Wahrnehmung - Welche Klangparameter können zu stream segregation führen?

Frequenz

Pegel

Tondauer

Klangfarbe

Lateralisation

auditive Wahrnehmung - stream segregation

für die objektive Messung der stream segregation kann eine Aufgabe verwendet werden, die einfacher ist, wenn die Sequenz als integriert wahrgenommen wird

van Noorden ließ seine Vpn beurteilen, ob der tiefe Ton genau in der Mitte zwischen zwei hohen Tönen kommt

van Noordens Annahme war, dass die zeitliche Relation bei integrierter Wahrnehmung verloren geht

van Noordens Annahme war, dass die zeitliche Relation bei separater Wahrnehmung verloren geht

die Wahrscheinlichkeit von stream segregation nimmt mit der Zeit ab

auditive Wahrnehmung - stream segregation

temporal coherence boundary: das Tempo, oberhalb dessen "integriertes Hören" nicht mehr möglich ist

temporal coherence boundary: das Tempo, unterhalb dessen "segregiertes Hören" nicht mehr möglich ist

fission boundary: das Tempo, oberhalb dessen "integriertes Hören" nicht mehr möglich ist

fission boundary: das Tempo, unterhalb dessen "segregiertes Hören" nicht mehr möglich ist

zwischen temporal coherence boundary und fission boundary ist willentliche Beeinflussung möglich

auditive Wahrnehmung - stream segregation

werden Klänge simultan präsentiert (gemixt), können harmonische Teiltöne nicht mehr herausgehört werden

Stream segregation: Sequenzen werden als separate Streams wahrgenommen, wenn sie unterschiedliche Neuronengruppen aktivieren. Das heißt peripheral channeling.

Liegt die Feuerrate eines Neurons bei zwei Tönen über einem Schwellenwert -> segregierte Wahrnehmung

Liegt die Feuerrate eines Neurons nur für einen Ton über dem Schwellenwert -> segregierte Wahrnehmung

auditive Wahrnehmung - stream segregation

sind die neuralen Antworten einer auditiven Szene zeitlich kohärent, wird ein einzelner Stream wahrgenommen

sind die neuralen Antworten einer auditiven Szene zeitlich inkohärent, wird ein einzelner Stream wahrgenommen

bei Elhilali et al. wurden Vpn synchrone und asynchrone ABAB-Sequenzen vorgespielt

bei Elhilali et al. wurden synchrone Folgen als ein Stream wahrgenommen

Sprachwahrnehmung

zu den Artikulatoren gehören Zunge, Lippen, Zähne, Kiefer, weicher Gaumen

die Form des Stimmtrakts bestimmt die Laute

jeder Vokal besitzt ein charakteristisches Muster von Formanten.

jeder Konsonant besitzt ein charakteristisches Muster von Formanten.

Formanttransienten sind schnelle Frequenzänderungen am Anfang oder Ende von Formanten

Sprachwahrnehmung - Vokale und Konsonanten

Vokale entstehen durch Vibrationen der Stimmbänder

Konsonanten entstehen durch Vibrationen der Stimmbänder

Vokale entstehen durch Zusammenziehen / Verschließen des Vokaltrakts

Konsonanten entstehen durch Zusammenziehen / Verschließen des Vokaltrakts

Sprachwahrnehmung - Phoneme

Das Problem der Einheitenbildung besagt, dass Phoneme nicht unbedingt für die Trennung von Silben und Wörtern benutzt werden können.

Das Problem der Einheitenbildung besagt, dass ohne Phoneme die Trennung von Silben und Wörtern nicht funktioniert.

"I owe you a yoyo" ist ein Beispiel für das Problem der Einheitenbildung

akustisches Sprachsignal und Phoneme müssen nicht übereinstimmen: /d/ in 'di' klingt anders als in 'du'

die Form des Stimmtrakts wird vom vorausgehenden Phonem beeinflusst, aber nicht vom nachfolgenden

Sprachwahrnehmung - invariante akustische Sprachsignalmerkmale ...

... lösen das Problem der Variabilität des Sprachsignals, aber nicht das Problem der Enheitenbildung

... sind mit bestimmten Phonemen assoziiert und klingen bei unterschiedlichen Kontexten und unterschiedlichen Sprechern konstant

... werden mit einem Langzeitspektrum dargestellt

... werden mit einem Kurzzeitspektrum dargestellt

Sprachwahrnehmung

die Stimmeinsatzzeit (voice onset time = VOT) ist die Zeit zwischen dem Anfang des Lauts und der Schwingung der Stimmbänder

Phonemwahrnehmung ist kategorial

Phonemwahrnehmung ist kontinuierlich

Stimuli auf der gleichen Seite der Phonemgrenze werden als gleich wahrgenommen

die Phonemgrenze gibt an, bis wann z.B. 'da' wahrgenommen wird und ab wann 'ta'

Sprachwahrnehmung

ein Beispiel für Wahrnehmungskonstanz ist, dass verschiedene Stimuli als gleich wahrgenommen werden, wenn sie auf der gleichen Seite der Phonemgrenze liegen

die kategoriale Wahrnehmung von Phonemen ist entwicklungsabhängig und funktioniert nicht in jedem Alter gleich.

die kategoriale Wahrnehmung von Phonemen hängt nicht von der Entwicklung ab, sie funktioniert in jedem Alter gleich.

Beim McGurk-Effekt nimmt die Vp 'da' wahr

Beim McGurk-Effekt nimmt die Vp 'ga' wahr

Riechen und Schmecken

Neurogenese der Rezeptoren für Geruch und Geschmack alle 5-7 Wochen

die Absolutschwelle gibt an, ab welcher Konzentration ein Geruch korrekt identifiziert wird

die Geruchskonzentration wird in parts per billion angegeben und besagt, wieviele Geruchsmoleküle sich in einer Milliarde Trägermoleküle (Luft) befinde

Die Absolutschwelle ist höher als die Erkennungsschwelle

der Geruchssinn adaptiert eher langsam

Riechen und Schmecken

Viele Tiere riechen besser, weil ihre Rezeptoren empfindlicher sind als die des Menschen

Während man die Anwesenheit eines Geruchs oft schnell erkennen kann, ist für die Identifikation meist zusätzliches Wissen nötig

Bei der Identifikation von Gerüchen stellt sich das Problem der sprachlichen Beschreibung

Zur Beschreibung von Gerüchen wird das Geruchsprisma von Hering/Henning verwendet. Dieses klassifiziert Gerüche anhand der Molekülstruktur.

Stoffe mit ähnlicher Molekülstruktur riechen ähnlich.

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