Allgemeine Psychologie I

Aufgrund eines Phänomens (je höher die Intensität zweier Reize, umsa schlechter wird ihre Unterscheidbarkeit) ergibtt sich eine quantitative Regel (von E.H. Weber, 1864): Die Wahrnehmungsschwelle zweier Reize wurde von Weber als gerade merklichen Unterschied (just noticeable difference, JND) bezeichnet. Der JND ist immer proportional zur Grösse des Vergleichsreizes. Somit ist es einfacher zu entscheiden, ob ein Kaffee 1 oder 2 Stück Zucker enthält, schwieriger ist es, zu unterscheiden, ob es 11 doer 12 Stück Zucker sind. Das Webersche Gesetz gilt für einen breiten Wertebereich, nur nicht für sehr schwache Reize.

Das Webersche Gesetz wurde von Fechner (1860) zu einem Zusammenhang zwischen Erlebnisstärke und Reizstärke ausgedehnt. Somit sind die einzelnen Unterschiedsschwellen auch erlebnismässig gleich und stellen ein Mass der Erlebnisintensität dar.

Da das Fechnersche Gesetz leider nicht voll gültig ist, wurde von Stevens ein anderer quantitativer Zusammenhang vorgeschlagen. Der Zusammenhang zwischen Reiz- und Empfindungsstärke wurde als Potenzfunktion dargestellt (Stevens-Konstante). Ist die Konstante <1, steigt die Empfindungsstärke mit zunehmender Reizstärke immer langsamer an. Ist die Konstante >1, steigt die Empfindungsstärke immer schneller.

Diese Theorie nimmt an, dass der Beobachter aufgrund eines feststehenden Kriteriums entscheidet, ob ein Reiz präsentiert wurde oder nicht. Wird korrekt entschieden, dass ein Reiz präsentiert wurde, ist dies ein Treffer. Wird irrtümlicherweise entschieden, dass ein Reiz präsentiert wurde, so wird dies als falscher Alarm bezeichnet.

elektromagnetische Strahlung im Wellenbereich zwischen 400 und 700 Nanometern

Licht niedriger Wellenlänge erscheint blau, Licht hoher Wellen länge rot, dazwischen liegen die Spektralfarben (Regenbogenfarben)

Das Licht wird durch die Linse gebündelt. Wenn man ein Objekt fixiert, wird es in der Fovea (Ort des schärfsten Sehens) der Retina abgebildet. Die Retina (Netzhaut) ist die lichtempfindliche Schicht und ist von weiteren Schichten umhüllt (Sklera, Lederhaut, und Chorioidea, Aderhaut). Der blinde Fleck des Auges befindet sich dort, wo der Sehnerv das Auge in Richtung Gehirn verlässt.

Zuerst fällt das Licht durch die Cornea (Hornhaut), dringt dann durch die flüssigkeitsgefüllte vordere Augenkammer und die Pupille der Iris (Regenbogenhaut), welche wie die Blende einer Kamera funktioniert. Dann geht das Licht durch die Linse und den gallertartigen Glaskörper. Die Dicke der Linse muss je nach Abstand des Objektes verstellt werden (durch Ziliarmuskel), damit auf der Retina ein scharfes Bild erzeugt werden kann.

Netzhaut (Retina): Lichtintensivster Teil des Auges, wie der Film einer Kamera. Zuerst durchdringt das Licht aber die Hornhaut, wird dann von der Linse gebündelt und dringt dann durch den Glaskörper. Dann geht das Lichtsignal durch mehrere Zellschichten und Blutgefässe, bevor es die Photorezeptoren (lichtempfindliche Elemente der Netzhaut) erreicht. Die Blende (Iris) reguliert den Lichteinfall ins Auge.

Die Linse ist verstellbar, indem sie ihre Dicke durch den Zug des Ziliarkörpers (ringförmiger Muskel) verändert. Beim Fixieren eines weit entfernten Objektes wird dieser Muskel entspannt, wird ein naher Gegenstand abgebildet, zieht sich die Linse zusammen, um die Lichtstrahen stärker brechen zu können.

Systematische Verstellung der Linse aufgrund der Entfernung eines Objektes. Im Alter fällt die Akkomodation schwerer, weil der Ringmuskel an Elastizität verliert.

Kurz- und Weitsichtigkeit entstehen, wenn der Augapfel zu kurz oder zu lang ist, sodass das Licht nicht mehr scharf auf der Netzhaut abgebildet werden kann.

In der Retina findet die Umwandlung von Licht in ein elektrisches Signal statt (photoelektrische Transduktion). Dies ist notwendig, damit das Gehirn die visuelle Information  verarbeiten kann. In der Retina befinden sich zwei Typen von Photorezeptoren: Stäbchen (funktieoniert bie sehr schwachem Licht, hat aber schlechtes Auflösevermögen) und Zapfen (v.a. im Bereich des schärfsten Sehens, in der Fovea, hohes räumliches Auflösevermögen, braucht viel Licht)

Die Netzhaut (Retina) besteht aus verschiedenen Zelltypen, welche miteinander verschaltet sind, sodass bereits hier eine erste visuelle Verarbeitung stattfindet. Die Photorezeptoren (Stäbchen und Zapfen) sind über sogenannte Bipolarzellen mit Ganglienzellen verschaltet, von hier aus werden visuelle Informationen über den Sehnerv ins Gehirn weitergeleitet. Die Retina muss immer einen Kompromiss zwischen Auflösungsvermögen und Lichtempfindlichkeit eingehen (Zapfen- und Stäbchensystem)

Der Blinde Fleck: Bei jedem der beiden Augen gibt es eine Stelle, welche weder Stäbchen noch Zapfen enthält (Blinder Fleck, hier fehlt ein Teil der Netzhaut). Hier bilden die Axone der Ganglienzellen den Sehnerv, welcher das Auge in Richtung Gehirn verlässt. Der Sehnerv bildet die Verbindung zwischen Gehirn und Auge. Am Blinden Fleck durchstoßen die einzelnen Nervenfasern (Sehnerv) die Retina. Der Blinde Fleck ist eine Aussparung von Sinneszellen in der Netzhaut, quasi ein Loch, durch welches der Sehnerv durchgeht. An dieser Stelle fehlende visuelle Informationen werden durch Informationen aus der unmittelbaren Nachbarschaft ergänzt, der Blinde Fleck fällt somit nicht auf. Blinde Stellen des einen Auges werden außerdem durch Informationen aus dem anderen Auge ergänzt.

Neben dem Blinden Fleck gibt es noch den gelben Fleck, den Ort des schärfsten Sehens. In diesem Bereich ist die Dichte der Zapfen am größten, was die größte räumliche Auflösung ermöglicht.

Kommt man vom hellen Tageslicht in einen dunklen Raum, sieht man zuerst nichts. Dies liegt daran, dass sich das empfindliche Stäbchensystem (hohe Lichtempfindlichkeit) zuerst vom hellen Tageslicht erholen muss. Das heisst, die Sehfarbstoffe in den Stäbchen müssen durch biochemische Vorgänge zuerst in den Ausgangszustand versetzt werden, damit sie auf neue Reize reagieren können. In den ersten rund 5 Minuten ist die Erholung der Zapfen für die Dunkeladaption zuständig. Der Kohlrausch-Knick ist derjenige Zeitpunkt, wo das Stäbchensystem empfindlicher ist als das Zapfensystem. Nach rund 30 min ist die maximale Empfindlichkeit der Dunkeladaptation erreicht. Umgekehrt verhält es sich, wenn wir vom Dunkeln ins helle Licht treten, man fühlt sich geblendet.

- Die Lichtinformation im Augue wird in elektrische Signale der Ganglienzellen übersetzt

- Anschliessend wandert die Information über den Sehnerv (gebildet aus Axonen der Ganglienzellen) in Richtung Gehirn

- Kurz vor dem Eintritt ins Gehirn verzeigen sich die Sehnerven aus beiden Augen (Sehnervkreuzung, Chiasma)

- Von dort aus geht die Lichtinformation über verschiedene Faservebindungen in den visuellen Kortex

- Es gibt zwei Pfade der visuellen Wahrnehmung: Dorsaler Pfad (vom Okzipital- zum Parietallappen), welcher das motorische Handeln zum Ziel hat, und der ventrale Pfad (vom Parietallappen zum Okzipitallappen), welcher für das bewusste Sehen von Objekten und Farben zuständig ist

- Durch die Kreuzung erhält der rechte visuelle Kortex Informationen über die linke Hälfte des visuellen Feldes und umgekehrt. Der visuelle Kortex kombiniert die Informationen aus beiden seiten, jede Gehirnhälfte bleibt aber für die ihr gegenüber liegende visuelle Seite zuständig.

• Konvergenz und Divergenz bei der Kodierung der visuellen Information: Bei der konvergenten Verschaltung werden von den über 100 Millionen Rezeptorzellen in jeder Retina nur rund 1 Millon Fasern im Sehnerv weitergeleitet. Somit ist jede kortikale Zelle für einen mehr oder weniger grossen Ausschnitt des visuellen Feldes verantwortlich. Bei der divergenten Verschaltung hingegen folgt auf diese sparsame Kodierung eine riesige Auffächerung der Information: Der rund 1 Millon Nervenzellen in jedem Sehnerv sind dutzende Milliarden kortikale Zellen zugeordnet, welche mit der visuellen Verarbeitung beschäftigt sind.
• Multiple Karten des visuellen Feldes: Jede Karte ist auf eine andere Reizeigenschaft wie Farbe, Form, Tiefe oder Bewegung spezialisiert (retinotope Karten, Konturen und Scheinkonturen, Areale V4 und MT)
• Spezialisierte Verarbeitungspfade: Ventraler Pfad für Objekterkennung und bewussten Repräsentation der Welt, dorsaler Pfad für Lokalisation von Reizen (v.a. relativ zum Körper), Corpus geniculatum laterale (CGL) etc.

Illuminanz (I): Intensität des Lichts, welches auf ein Objekt trifft (Leuchtdichte der Lichtquelle, Brightness der Lichtquelle))

Reflektanz (R): Teil des Lichts, welches von einer Oberfläche in Richtung Auge reflektiert wird (Prozentsatz des von der Oberfläche reflektierten Lichts, Lightness einer Oberfläche resp. wahrgenommene Reflektanz),

Luminanz (L): Lichtmenge, die nach der Reflektion noch das Auge erreicht (Leuchtdichte des von der Oberfläche ins Auge reflektierten Lichts, Brightness einer Oberfläche)

Helligkeitskonstanz: Wahrnehmung gleichbleibender Lightness bei wechselner Beleuchtung. Dies geschieht, weil das visuelle System das von einer Oberfläche eintreffende Licht nicht als absolute Grösse interpretiert, sondern relativ zu den im Reiz erkennbaren Beleuchtungsverhältnissen

Transparenzwahrnehmung

1. Absorptionsspektren

Die Retina hat drei Arten von Zapfen, welche unterschiedlich auf verschiedene Wellenlängen reagieren.

K-Zapfen: reagieren am besten auf kurzwelliges Licht

M-Zapfen: mittelwelliges Licht

L-Zapfen: Langwelliges Licht

Vor allem die Absorptionsspektren der M- und L-Zapfen überlappen stark.

2. Univarianzprinzip:

Bei einem farbigen Reiz werden die drei Zapfenarten in einem bestimmten Verhältnis erregt. Der Mensch kann so viele Farben unterscheiden, wie Aktivitätsmuster der K-, M- und L-Zapfen auseinander gehalten werden können. Verschieden zusammengesetzte Lichtmischungen, welche zum gleichen Aktivitätsmuster führen, rufen den gleichen Farbeindruck hervor.

Die drei Zapfen arten sind so verschaltet, dass sich Gegenfarbmechanismen ergeben (Rot-Grün-Kanal, Blau-Gelb-Kanal, Hell-Dunkel-Kanal)

• Optischer Fluss: Wenn man z.B. in einem Zug sitzt und einen entfernten Punkt fixiert, wandern alle andern nicht fixierten Objekte über unsere Netzhaut (Bewegungsparallaxe). Durch die Eigenbewegung des Beobachters entsteht ein Bewegungsmuster, welches optischer Fluss genannt wird.
• Scheinbewegungen: z.B. "wandernde" Lichter von Leuchtreklamen, der Mond, der sich hinter den Wolken scheinbar bewegt. Man sieht also Bewegung, obwohl sich das Bild des Objektes auf der Netzhaut gar nicht bewegt.
• Bewegungsdetektoren: Verschiedene Bewegungsdetektoren des visuellen Systems reagieren auf unterschiedliche Bewegungsreize (z.B. gibt es Zellen im primären visuellen Kortex, die vor allem auf Bewegungen von orientierten Kanten und Balken reagieren)
• Augenbewegungen: Weil wir nicht mit jedem Teil der Retina gleich gut sehen können, sind Augenbewegungen notwendig, um das Objekt durch Augenbewegung nah an den Punkt des schärfsten Sehens, der Fovea, bringen zu können. Auch wenn das Auge ruht, werden Mikrosakkaden durchgefüht.
• Wenn jemand nicht in der Lage ist, die Bewegung vo Objekten sehen zu können, wird dies Akinetopsie genannt (sehr beeinträchtigend und gefährlich, z.B. herannahende Autos können nicnt abgeschätzt werden)

• Unterscheidung frühe und späte Verarbeitungsstadien: Frühe Verarbeitung wird auch als Bottom-up-Verarbeitung bezeichnet, Erkennung basiert auf retinal verfügbaren Informationen. Späte Verarbeitung wird als Top-down-Verarbeitung bezeichnet, fehlende Informationen werden aus dem Gedächtnis ergänzt (Vorerfahrung und Lernen spielen hierbei eine wichtige Rolle).

• Gesetz der Ähnlichkeit (Elemente werden eher mit ähnlichen Elementen gruppiert als mit unähnlichen, z.B. Fomen, Farben etc.
• Gesetz der Nähe (Gruppierung eher mit nahen als mit weit entfernten Elementen)
• Gesetz der guten Fortsetzung (Gruppierung zu kontinuierlichen Linien ohne Unterbrechungen)
• Gesetz des gemeinsamen Schicksals (Elemente, die sich in gleicher Richtung und Geschwindigkeit bewegen, werden bevorzugt gruppiert)
• Gesetz der Prägnanz (Mehrdeutige Elemente werden so gruppiert, dass sich prägnante (resp. bekannte) Formen ergeben

• Schall und Schallwellen: mechanisch erzeugte Schwankungen im Luftdruck, welche sich wellenartig ausbreiten
• Sinustöne: "reine" Töne, erzeugen ein einfaches periodisches Muster (Sinusfunktion)
• Frequenz und Amplitude: Zahl der Schwingungen pro Sekunde (Einzeit: Hertz, 1 Hz = 1 komplette Schwingung pro Sekunde). Die Amplitude ist die maximale Auslenkung aus der Ruhelage.
• Klang und Geräusch: Ist das Wellenmuster periodisch, ist es ein Klang. Wenn es sich nicht wiederholt, ist es ein Geräusch.

• Aussenohr: Die Schallwellen gehen von unserer Ohrmuschel durch den Gehörgang zum Trommelfell. In der Ohrmuschel werden bereits verschiedene Schallfrequenzen unterschiedlich absorbiert, reflektiert und gebrochen. Dadurch wird bereits eine Modifikationd des Signals durchgeführt.
• Mittelohr: Luftgefüllter Hohlraum, welcher Schallsignale vom Trommelfell auf die Sinnesrezeptoren der Cochlea (Hörschnecke) überträgt. Die Schwingungen werden somit vom Trommelfell auf die flüssigkeitsgefüllte Cochlea übertragen mittels Hebelmechanismus, welcher aus drei kleinsten Knochen besteht (Hammer, Amboss und Steigbügel)
• Innenohr: Besteht aus der Cochlea und den Bogengängen, welche mechanische Rezeptoren für den Gleichgewichtssinn enthalten. Wenn die Flüssigkeit in der Cochlea in Schwingung versetzt wird, wird auch die Basilarmembran bewegt, auf welcher sich die eigentlichen Sinnesrezeptoren für die auditive Wahrnehmung befinden, nämlich die Haarzellen. Durch die Bewegung dieser Zellen wird eine Kaskade von biochemischen Prozessen in Gang gesetzt. Die inneren Haarzellen übertragen die Schallinformation ins Gehör, die äusseren Haarzellen werden vom ZNS kontrolliert und können das System empfindlicher machen für bestimmte Frequenzbereiche, indem sie einzelne Segmente der Basilarmembran steifer oder schlaffer machen.
• Vom Ohr zum Gehirn: Die elektrischen Signale vom Innenohr werden über den Hörnerv zum Gehirn weitergeleitet. Dies geschieht über verschiedene Schaltstellen im Hirnstamm, Mittelhirn und Thalamus. Der grösste Teil der auditiven Information wird - wie beim visuellen System, gekreuzt (auditive Information aus dem linken Ohr wechselt zur rechten Gehirnhälfte). Die Informatin läuft über den Hirnstamm und verzweigt sich dann auf zwei Pfade: Ein Pfad geht zum oberen Olivenkern, welcher eine wichtige Rolle bei der Lokalisierung von Schallereignissen spielt. Der andere Pfad führt zum Colliculus inferior (auditives Zentrum des Mittelhirns), welches wichtig ist für die Übersetzung auditiver Information in Blick - und Orientierungsbewegungen. Vom Colliculus inferior geht die Information über das Corpus geniculatum mediale in den Thalamus und von dort aus weiter in diverse Bereiche, vor allem in den primären auditiven Kortex.

• Konvergenz und Divergenz: Die auditive Information wird im Hörnerv divergiert (rund 3 000 innere Haarzellen sind mit rund 40 000 Nervenfasern des Hörnervs verbunden. Anschliessend wird im Gehirn die Information noch einmal aufgefächert und wird von über einer Milliarde Zellen weiterverarbeitet.
• Multiple Karten des auditiven Signals: tonotope Karten, z.B. im Colliculus superior des Mittelhirns
• Spezialisierte Verarbeitungspfade für Schallereignisse: primärer auditiver Kortex reagiert v.a. auf einfache Informationen wie Sinustöne. Andere Areale sind wichtig für die Verarbeitung und Wiedererkennung von Musik und - was besonders wichtig ist - die Verarbeitung gehörter Sprache.

• Frequenz (Hz, Tonhöhe)
• Schalldruckpegel (dB, Lautheit, subjektiv wahrgenommen)

Je grösser der Schalldruck, umso stärker werden die Haarzellen verbogen. Je stärker die Krümmung der Haarzellen, umso grösser das elektrisch aufgebaute Potential. Ist der Druck zu gross, können die Haarzellen beschädigt oder gar zerstört werden (Hörschäden).

Das auditive System kodiert die Tonhöhe gleichzeitig auf verschiedene Arten:

• Ortskodierung: Da die Basilarmembran der Cochlea nicht überall gleich breit und steif ist, hängen die Schwingungseigenschaften der Membran von der Frequenz des Tones ab. Verschiedene Sinneszellen sind für verschiedene Frequenzbereiche zuständig, was wiederum davon abhängt, an welcher Ort der Cochlea sie sich befinden. Die Cochlea ist die erste tonotope Karte im auditiven System. Mit der Ortskodierung können aber lediglich grobe Frequenzbereiche von Schallereignissen abgeschätzt werden (funktioniert gut bei einfachen Sinustönen)
• Volleykodierung: Da die meisten Schallereignisse eine Überlagerung von verschiedensten Sinustönen darstellen, braucht das auditive System eine Lösung, um die relative Stärke von einzelnen Sinuskomponenten zu kodieren (Fourier-Analyse). Somit ist eine Verarbeitung von komplexen Schallereignissen möglich. Das Gehirn interpretiert Anzahl und die Frequenz der Nervenimpulse aus dem Hörnerv (auch Volleykodierung genannt).

• Laufzeitunterschiede (Wenn die Schallquelle von links kommt, erreicht sie das linke Ohr geringfügig früher als das rechte. Solche Laufzeitunterschiede werden im medialen Teil des oberen Olivenkern (im Hirnstamm) ausgewertet, hierzu sind hochempfindliche Auswertungsmechanismen notwendig
• Intensittätsunterschiede: Der Kopf wirft einen Schallschatten (Information von links, das rechte Ohr bekommt weniger Schall als das linke). Dies ist vor allem bei hohen Frequenzen der Fall, diese werden viel mehr gedämpft. Die Auswertung der Intensitätsunterschiede erfolgt im lateralen Teil des oberen Olivenkerns.
• Unterschiedliche Frequenzmuster: Je nachdem, aus welcher Richtung der Schall kommt, wird der Schall durch die Ohrmuschel unterschiedlich beeinflusst.
• Bewegungshinweise: Wenn sich die Schallquelle oder der Hörer bewegen, wird die Ortung einer Schallquelle einfacher.

Wei bei der visuellen Wahrnehmung werden auch bei der auditiven Wahrnehmung verschiedene Elemente zu sinnvollen Einheiten gruppiert. Hierbei werden ähnliche Gestaltgesetze angewandt wie bei der visuellen Wahrnehmung:

• Gesetz der Ähnlichkeit (Folgen eines Gitarrensolos, weil sich seine Töne klar von anderen musikalischen Klängen trennen.
• Gesetz der Nähe (Töne werden eher mit Tönen ähnlicher Tonhöhe gruppiert als mit Tönen in anderer Tonlage)
• Gesetz der guten Fortsetzung
• Gesetz des gemeinsamen Schicksals: Elemente mit räumlich gleicher Richtung und Geschwindigkeit werden bevorzugt gruppiert. So kannman sich auch mit geschlossenen Augen in einer Umgebung orientieren.
• Gesetz der Prägnanz

Gleichgewichtsorgan: Teil des Innenohrs, besteht aus drei Bogengängen (flüssigkeitsgefüllte, halbkreisförmige Tunnel, die praktisch im rechten Winkel zueinander stehen), welche auf Rotationsbeschleunigungen reagieren. Sie enthalten Haarzellen, welche durch die Bewegung der Flüssigkeit im Innern der Bogengänge verbogen werden, wobei elektrische Potentiale erzeugt werden. Zusätzlich gibt es noch zwei kleine Hohlräume (Utrikel und Sakkulus), welche ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt sind. Sie reagieren auf lineare Beschleunigungen in horizontaler oder vertikaler Richtung.

Wahrnehmung der Stellung des Körpers im Raum

Wichtig für zielgerichtete Handlungen, z.B. wenn wir nach einem Objekt greifen, sichere Bewegung in unsicherem Gelände, wichtig auf im emotionalen Leben (z.B. Sexualität)

• Pacini-Körperchen: Reagieren auf Vibration, grosse rezeptive Felder
• Meissner-Körperchen: reagieren auf feine, gut lokalisierbare Tastreize (Anfang und Ende), haben kleine rezeptive Felder
• Merkel-Scheiben: adaptieren nur langsam, reagieren kontinuierlich, solange ein Tastreiz verfügbar ist, kleine rezeptive Felder
• Ruffini-Endungen: Signalisieren Verzerrungen und Streckungen der Hautoberfläche, grosse rezeptive Felder
• Freie Nervenendigungen: Signalisieren von Temperatur und Schmerz

cingulärer Kortex im Frontallappen

über spezialisierte Sensoren (Geschmacksknospen), welche sich auf der Oberfläche der Zunge befinden. Es gibt drei Sorten dieser Papillen (Fortsätze):

• Pilzpapillen: über die gesamte Zungenoberfläche verteilt, reagieren stärker auf salzige Reize als auf bittere
• Wallpapillen: am rückwärtigen Ende der Zunge, reagieren stärker auf bittere Reize als auf salzige
• Blattpapillen: an den seitlichen Rändern der Zunge

Die drei Papillenarten reagieren ähnlich, aber nicht identisch auf Geschmacksreize. Das heisst, jede Geschmacksrichtung (süss, sauer, salzig und bitter) erregt alle Arten von Rezeptoren, dies aber zu unterschiedlichen Anteilen.