Kognitionspsychologie 1

Die Psychometrische Funktion ist eine graphische Darstellung einer kumulierten Häufigkeitsverteilung von Antworten als Funktion der Intensität von Reizen. Die S-förmig geschweifte Kurve kommt in ihrem Verlauf dem Integral einer Gauß-Verteilung meist sehr nahe.

Webers Gesetz:

Ernst H. Webers Feststellung: Die Größe des eben merklichen Reizunterschieds hängt von der Größe des Standardreizes ab.
Je größer das Standardmaß, desto größer das Maß des eben merklichen Reizunterschieds. Beispiel: Bei einem 100g Standardgewicht beträgt Δ S = 5g, bei einem 200g Standardgewicht ist Δ S = 10g.
Dieser Zusammenhang gilt für eine große Reihe von Sinnesdaten. Zudem hat Weber herausgefunden, dass das Verhältnis zwischen Δ S und Standardreiz über eine bestimmte Spannweite konstant bleibt.

Versuchsdesign:

Vp erhält Standardgewicht und ein etwas leichter oder schwereres Vergleichsgewicht. Frage: Ab wann kann die Vp den Unterschied zwischen den Gewichten feststellen?

Formel:

Δ S/ S = K

Δ S= eben merklicher Reizunterschied (= DL = JND)
S= Standardreiz
K= Weber’scher Quotient (konstant)

DL = Differenz-Limen = Differenzschwelle = JND

K für Stimulusdimensionen:
- Lichtintensität: 0.08
- Schallintensität: 0.04
- Gewicht: 0.02
- Elektrischer Schock: 0.01

Fechners Gesetz (auch Fechner-Skala) beschreibt den Zusammenhang zwischen Reiz- und Erlebnisintensität:

E = C + c*ln(S)

E repräsentiert in der Formel die Empfindungsstärke, R die Reizstärke. Die Empfindungsstärke entspricht damit dem Logarithmus der Reizintensität, multipliziert mit einer Konstanten, zu dem eine weitere (kleine) Konstante addiert wird.

Anders formuliert besagt Fechners Gesetz, dass die Empfindungsstärke mit dem Logarithmus der Reizstärke wächst. Eine Verdopplung der Reizstärke hat also nicht eine Verdopplung der Empfindungsstärke, sondern etwa nur einen Zuwachs von k * 30 % zur Folge.

Steven’sches Potenzgesetz

Direkte Methode:

– Standardreiz S1 = 100
– Vergleichsreiz S2 = ?
– Person gibt Empfindungsstärke auf numerischer Skala an
• z.B. S2 = 50, wenn S2 als halb so stark wie S1 empfunden wird

Ergebnis:

Verdoppelung der Reizstärke führt nicht zu doppelt intensiver Reizwahrnehmung 
Der Zusammenhang zwischen Reizstärke und Größenwahrnehmung folgt bei jeder Sinnesmodalität der folgenden Gesetzmäßigkeit:

E = a*S^b

E = wahrgenommene Stärke
a = Konstante
S^b = b-fach potenzierte Reizintensität
Die Potenz b entspricht der Steigung der durch Logarithmierung gewonnenen Geraden (siehe Abbildung).

- Verhalten wird durch 2 Parameter determiniert:

• 1)Sensitivität (Diskriminierbarkeit) d’ :
  • Abstand zwischen den Verteilungen in SD-Einheiten
• 2) Kriterium, bzw. bias
  • λ = Position des Kriteriums relativ zu M("Rauschen")
  • C = Bias = Position des Kriteriums relativ zu neutralem Kriterium

- Signal-Entdeckungs-Theorie ermöglicht die Unterscheidung der beiden Parameter

Präferenz für eine der beiden Antworten

• Experiment:
– Zufällige Abfolge von (schwachem) Licht und dunklem Bildschirm (kein Licht)
– War Licht zu sehen?

• Frage:
– Hat Julie eine grössere Lichtempfindlichkeit?
– Gibt es eine alternative Erklärung für die Ergebnisse?

• Lösung: Das visuelle System "erschliesst" Tiefe aus Hinweisen

• Hermann von Helmholtz: Theorie unbewusster Schlüsse
– Das kognitive System verwendet perzeptuelle Information, um Eigenschaften der Welt zu erschliessen / errechnen.

Akkomodation

- Anpassung der Linse zum scharfen Sehen eines Objekts

Konvergenz

- Ausrichten der Augen zur Fixierung desselben Objekts -> Winkel

- Verdeckung

- Relative Grösse

- Relative Höhe im Blickfeld

- Luftperspektive (Unscharfe, bläuliche Objekte erscheinen fern)

- Lineare Perspektive (Konvergierende Linien)

- Texturgradient (Verdichtung von Texturelementen)

- Bewegungsparallaxe

• Weiter entfernte Objekte verschieben sich weniger weit auf der Retina
  • z. B. Zugfahrt
  • siehe Abb.

- Querdisparation

- nah

- fern

Tiefenhinweisen

Grösse von Objekten

• Grösse des Objekts (G) kann aus Grösse des retinalen Abbilds (R) und Distanz (D) berechnet werden
• G = K(R x D)

• Der Mond sieht über dem Horizont grösser aus als hoch am Himmel
• Mehrere Faktoren spielen eine Rolle – einer davon ist die wahrgenommene Distanz

Konstruktion, Information

mehrdeutig

Ziel: Prinzipien der Organisation der Wahrnehmung

Emergente Eigenschaften: "Das Ganze ist mehr als die Summe der Teile"

Wenn sie

– symmetrisch sind
– parallele Grenzen haben
– konvexe Grenzen haben
– im Gesichtsfeld unten sind

Schluss von Sinnes-Information auf die wahrscheinlichste Konstellation in der Welt

Zum Bild: Ist das Wissen, dass Licht meist von oben kommt, in unser visuelles System eingebaut?

Das Ganze bestimmt die Interpretation der Teile.

Mögliche Lösung 1:
Abgleich mit Schablone
• Das typische Netzhautbild von "K" ist im Gedächtnis gespeichert (K-Schablone)
• Jedes Netzhautbild wird mit der K-Schablone verglichen

Mögliche Lösung 2:
Merkmalsvergleich
• K = "1 Vertikale, 2 Diagonalen, 3 spitze Winkel"

Merkmalsvergleich, raffinierter:
Interactive-Activation Model
(McClelland & Rumelhart, 1981)
• Erkennt Buchstaben und Wörter
• Merkmale: Liniensegmente in Referenzrahmen

Blickt man z. B. für einige Zeit auf eine Reizvorlage, die sich gleichförmig in eine Richtung bewegt, so zeigt sich ein Adaptationseffekt, der mit dem Eindruck einhergeht, die Geschwindigkeit würde abnehmen. Richtet man anschließend den Blick auf eine unbewegte Reizvorlage, so finden sich Nacheffekte in Form einer scheinbaren Bewegung in die entgegengesetzte Richtung der zuvor wahrgenommenen Bewegung.

Dieses Phänomen wird oft als Wasserfall-Täuschung bezeichnet – es kann tatsächlich durch das Ansehen eines Wasserfalls hervorgerufen werden. Fixiert man für einen gewissen Zeitraum einen Punkt im Wasserfall, so scheint sich eine anschließend betrachtete ruhende Szenerie nach oben zu bewegen. Ähnliches bewirkt das Betrachten einer rotierenden Spiralfigur, wie der in Abbildung dargestellten. Je nachdem, in welche Richtung sich die Spirale um ihr Zentrum dreht, hat man zunächst den Eindruck einer Einwärts- oder Auswärtsbewegung. Richtet man nach einer gewissen Betrachtungszeit den Blick auf eine unbewegte Reizvorlage, entsteht der Eindruck der entgegengesetzten Bewegung;
die eigentlich ruhige Reizvorlage scheint sich in Spiralbewegungen nach außen oder nach innen zu drehen.

Ermüdung von Bewegungsdetektoren

Beim Bewegungssimultankontrast wird die Wahrnehmung des Bewegungszustands einer bestimmten Region durch die Bewegung der Umgebung beeinflusst. Nehmen wir als Beispiel eine Fläche mit ruhenden Punkten, die von einem Rahmen voller sich abwärts bewegender Punkte umgeben ist (vgl. Abb. 73). Die Betrachtung einer derartigen Reizvorlage vermittelt den Eindruck, dass sich die Punkte im mittleren Quadrat leicht aufwärts bewegen.

Von besonderer Bedeutung für die Bewegungswahrnehmung ist offenbar das mediotemporale Areal (MT) im Temporallappen. Die überwiegende Mehrheit der Zellen in diesem Areal weist eine Bewegungssensitivität auf. Anders als die bewegungssensitiven
Zellen im primären visuellen Kortex reagieren Zellen im MT-Areal nicht nur auf Bewegungen
zusammenhängender Reize wie Lichtstreifen oder Hell-Dunkel-Kanten, sondern auch auf diffuse Bewegung.

Eine Bewegung der Netzhautbilder findet auch bei stationären Reizen statt, nämlich immer dann, wenn sich unsere Augen in irgendeiner Weise im Raum bewegen. Dennoch nehmen wir in diesem Fall keine entsprechenden Objektbewegungen wahr.

Die Veränderung des proximalen Reizes schlägt sich nicht im Perzept nieder (zumindest nicht als Bewegungseindruck, vielmehr kann diese Bewegungsparallaxe zur Abschätzung der Objektentfernungen herangezogen werden,

Ein alternatives Erklärungsmodell zur Unterscheidung von Netzhautverschiebungen
durch Fremd- oder Eigenbewegung stellt das Reafferenzprinzip dar. Diesem liegt die Annahme zugrunde, dass eine „Vorhersage“ gemacht wird, inwieweit sich das Netzhautbild
durch eine geplante Augenbewegung verschieben würde. Diese „Vorhersage“ wird auf der Basis von Nervensignalen, die vom motorischen Kortex zur Steuerung der Augenmuskeln ausgesandt werden, erstellt.

Die korrekte Wahrnehmung von Position und Bewegung äußerer Reize beruht hier also nicht auf der tatsächlichen Bewegung der Augen, sondern geht auf die neuronalen Steuersignale zurück, die der Augenbewegung zugrunde liegen.

Das Reafferenzprinzip lässt sich mit dem folgenden Versuch leicht überprüfen: Schließen Sie ein Auge und drücken Sie mit einem Finger sacht gegen den Augapfel des anderen Auges, so dass sich dieser durch den Druck ganz leicht auf und ab bewegt. Es ergibt sich der deutliche Bewegungseindruck, dass die Welt wackelt; einen Eindruck den wir bei normal ausgeführten Augenbewegungen nicht haben.
Dieses Wackeln wäre im Rahmen des Reafferenzprinzips zu erwarten, wenn man annimmt, dass das motorische Kommando zum Finger keine adäquate Vorhersage über eine Verschiebung des Netzhautbildes erlaubt. Wäre hingegen die Dynamik der Augenmuskeldehnung entscheidend, so dürfte sich kein Bewegungseindruck ergeben, denn
eine passive Bewegung „von außen“ sollte sich in dieser Hinsicht kaum von der Situation aktiv ausgeführter Augenbewegung unterscheiden.

Mitunter wird ein sich bewegender Reiz fälschlicherweise als unbewegt wahrgenommen. Dies kann passieren, wenn der sich bewegende Reiz als Bezugsrahmen für einen stillstehenden Reiz fungiert. Der unbewegte Reiz scheint sich dann in die Gegenrichtung
der tatsächlichen Bewegung des anderen Reizes zu bewegen.

Ein Beispiel für eine solche induzierte Bewegung lässt sich nachts am Himmel beobachten: Der Mond scheint sich durch die über den Himmel ziehenden Wolken zu bewegen.

Es reicht völlig aus, eine rasche Abfolge einzelner Standbilder zu betrachten, um den Eindruck einer kontinuierlichen Bewegung zu haben. Beispiele kennen wir in Form von Daumenkinos und Laufschriftvorrichtungen in Lichtreklamen sowie vom Fernsehen.

Der Wahrnehmungseindruck, der sich bei der abwechselnden Darbietung zueinander versetzter Reize ergibt, hängt maßgeblich von der Darbietungsfrequenz ab. Bei einer Frequenz von etwa zehn Darbietungen pro Sekunde ergibt sich der Eindruck einer scheinbar kontinuierlichen Bewegung = Beta-Bewegung.