Datenverarbeitung im menschlichen Gehirn
Although the brain is one of the most important part of the body, most people don't know anything about it. The human brain is one of the last and biggest challenge in science. Many sciences are working hand in hand to solve the riddle of its complexitiy. 50% of the human genome is mainly used to build up the human brain, it consists of billions of data processing neurons. Every neuron is connected directly to 10.000 other neurons. Many times per second the human brain solves problems a computer wouldn't be able to solve in years. Besides scientific aspects, the human brain is pointet out to be the center of consciousness and it also opens philosophical questions. Since the birth of mankind, the search for the brain secrets was also a search to proof the existence of god. Our brain enables us to recognize things that we can't see. To achieve this the brain speculates about the future. In some cases these assumptions are wrong - thats what we call an illusion. In many points of view the human brain is a very interesting issue, this article should give a short insight of this fascinating topic.
Die Motivation, mich mit diesem eigentlich eher in der Biologie beheimateten Seminarthema zu befassen, holte ich mir gegen Ende des letzten Semesters. Meine Unfähigkeit, effektiv auswendig zu lernen, brachte mich dazu einige Bücher zum Thema Lernstrategien und Mnemotechniken zu kaufen und diese auch zu lesen. Da in diesen Büchern auch die Themenbereiche Gedächtnissaufbau und Datenspeicherung im menschlichen Gehirn angeschnitten wurden, war ich der Meinung eine gute Ausgangsposition zu besitzen und mich für dieses artverwandte Thema begeistern zu können.
Faszination Gehirn & das menschliche Gehirn die wohl komplexeste Materie, die wir bisher im Kosmos entdeckt haben. [Dekade des menschlichen Gehirns, www.menschliches-gehirn.de, 02.05.04] Das menschliche Gehirn bildet also eines DER ungelösten Rätsel unserer Zeit. Um den Geheimnissen dieses Rätsel auf den Grund zu gehen, bedienen sich die Neurowissenschaften Techniken, Methoden und Theorien aus vielen verschiedenen Wissenschaften. Es seien hier nur einige wichtige genannt : Philosophie, Biologie, Physik und der Informatik.
Das Gehirn sitz des Geistes Seit menschengedenken wird über den Zusammenhang von Geist und Materie diskutiert und philosophiert. Für das Gehirn als maßgeblichen Sitz der Intelligenz und der Gefühle spielen diese Ideen also eine grundsätzliche Rolle. Psychoneurale Triplexität Aristoteles ist wohl der Ursprung des ersten hier besprochenen Ansatzes. Die Idee der psychoneuralen Triplexität wurde später unter anderem von Größen wie Schiller und Haller teilweise befürwortet. Schiller formulierte als ein Anhänger der Dreistufigkeit: Es muss eine Kraft vorhanden sein, die zwischen Geist und Materie tritt und beide verbindet. Eine Kraft, die von der Materie verändert wird und die den Geist verändern kann. Dies wäre also eine Kraft, die einerseits geistig, anderseits materiell, ein Wesen, das einesteils durchdringlich, andernteils undruchdringlich wäre, und lässt sich solches denken? Gewiss nicht. Trotzdem kommt er zu dem Urteil, es müsse sie geben: Ich nenne sie Mittelkraft & Die Mittelkraft wohnet im Nerven. Denn wenn ich diesen verletze, so ist das Band zwischen Welt und Seele dahin. [Werner Stangl, www.stangltaller. at/ARBEITSBLAETTER/GEDAECHTNIS/GehirnAufbau.shtml, 02.05.04]
Aristoteles ist wohl der Ursprung des ersten hier besprochenen Ansatzes. Die Idee der psychoneuralen Triplexität wurde später unter anderem von Größen wie Schiller und Haller teilweise befürwortet. Schiller formulierte als ein Anhänger der Dreistufigkeit: Es muss eine Kraft vorhanden sein, die zwischen Geist und Materie tritt und beide verbindet. Eine Kraft, die von der Materie verändert wird und die den Geist verändern kann. Dies wäre also eine Kraft, die einerseits geistig, anderseits materiell, ein Wesen, das einesteils durchdringlich, andernteils undruchdringlich wäre, und lässt sich solches denken? Gewiss nicht. Trotzdem kommt er zu dem Urteil, es müsse sie geben: Ich nenne sie Mittelkraft & Die Mittelkraft wohnet im Nerven. Denn wenn ich diesen verletze, so ist das Band zwischen Welt und Seele dahin. [Werner Stangl, www.stangltaller. at/ARBEITSBLAETTER/GEDAECHTNIS/GehirnAufbau.shtml, 02.05.04]
Der Dualismus begreift das Zusammenspiel aus Körper und Geist als eine interaktive Beziehung. Das bedeutet, Körper und Geist als zwei unterschiedliche Substanzen die sich eng in ständiger Interaktion miteinander befinden. Der Dualismus fragt nicht woher der Geist kommt, sonder geht davon aus, dass der Geist immer da war oder mit dem der Materie entstanden ist. Die Dualisten sind der Meinung, dass die von Schiller als Mittelkraft bezeichnete Kraft wissenschaftlich nicht beweisbar und somit als These nicht haltbar ist.
Die Monisten schließlich glauben nicht an den Geist als getrennte Substanz, sondern verstehen ihn als Funktion des Gehirns. Nach dieser Theorie hat also jeder geistige Prozess seinen Ursprung in einem chemischen/physikalischen Vorgang im Gehirn. Obwohl sich der Dualismus wissenschaftlich nicht widerlegen lässt, ist er nach Kepler eine nicht prüfbare Theorie und der Idealismus muss deshalb als die leichter prüfbare Theorie dem Dualismus vorgezogen werden, auch wenn letztere nicht widerlegt werden kann. Ernst Pöppel spricht in seinem Artikel Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn [Ernst Pöppel, Informatik Spektrum, Dezemberausgabe, Seite 427, erschienen 2002] auch vom pragmatischen Monismus.
Das Gehirn eines Erwachsenen wiegt ca. 1500 Gramm (bei Geburt erst 400 Gramm) und besteht hauptsächlich aus Proteinen, Fetten und Wasser.
Die 2% Masse die das Gehirn in unserem Körper ausmacht, verbraucht ca. 20% unserer gesamten Körperenergie. Einer Energieunterversorgung (z.B. Sauerstoffmangel) wird schon nach wenigen Minuten für das Gehirn zum Problem.
Man vermutet, dass gut 50% des menschlichen Genoms -mehr oder weniger ausschließlich- am Aufbau des Gehirns und an der Aufrechterhaltung seiner Funktionen beteiligt ist. Man kann sich also vorstellen, wie komplex der Gehirnaufbau zum Vergleich zum Aufbau des restlichen menschlichen Körpers sein muss.
Das Gehirn besteht neben zig Milliarden Gliazellen (Stützgewebe) aus vermutlich 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen). Diese Neuronen bilden untereinander Kontakte, sogenannte Synapsen. Jedes Neuron kann bis zu 10.000 solcher Synapsen mit anderen Nervenzellen entwickeln (insgesamt also 1 000 000 000 000 000 = 1 Billiarde Kontakte !!!!!). Diese Kontaktstellen sind extrem veränderbar. Veränderungen an diesen Kontakten bilden die neurale Basis für unser Gedächtnis.
Als Zellen im Gehirn findet man Neuronen (die kleinste datenverarbeitende Einheit im Gehirn) und die sie unterstützenden Gliazellen.
Den Hauptanteil der Zellen im Gehirn bilden nicht, wie man annehmen könnte, die datenverarbeitenden Neuronen. Es sind die das Stützgewebe bildende Gliazellen. Glia stammt vom griechischen Wort Leim . Die Gliazellen leimen also die Neuronen und verhindern gleichzeitig, dass diese sich berühren. Sie füllen die Räume zwischen den Neuronen und stabilisieren somit ihre räumliche Lage im Gehirn.
Bei der Geburt eines Menschen verfügt das Gehirn bereits über alle Nervenverbindungen die es in seinem Leben jemals haben wird. Neuronen zerfallen jedoch in erstaunlich großer Anzahl. Tag für Tag (Schätzungsweise 10.000). Dies ist jedoch nicht der Grund für den geistigen Verfall alter Menschen, wie man jetzt vorschnell folgern könnte. In 70 Jahren macht dieser Verfall weniger als 2% der Gesamtanzahl der Neuronen im menschlichen Gehirn aus. Der Effekt des geistigen Verfalls hat seinen Ursprung wohl eher in den altersbedingten Veränderungen des körpereigenen Chemiehaushaltes. Die Gliazellen erfüllen auch hier eine wichtige Funktion. Sie sorgen für den Abtransport der durch den Zellverfall entstehenden Giftstoffe und füllen die dadurch entstehen Lücken wieder aus.
Die Neuronen verarbeiten Daten nach dem EVA Prinzip (Eingabe- >Verarbeitung- >Ausgabe).Die Eingabeschnittstellen bildet dabei eine baumartige Struktur die direkt am Zellkern angebracht ist. Die Dendriden. Jedes Astende stellt dabei einen möglichen Dateneingang zur Verfügung.
Durch die Dendriden kann das Neuron eingangsseitig mit sehr vielen anderen Neuronen direkt verbunden sein (wie bereits erwähnt kann ein Neuron mit bis zu 10.000 anderen Neuronen direkt verbunden sein).
Was die Informatiker als Datenleitungen des Gehirns bezeichnen würden, nennen die Biologen Axone. Die Axone sind kleine, mit Plasma gefüllte Röhren, mit deren Hilfe elektrische Signale (so genannte Aktionspotentiale ) zwischen den Datenverarbeitenden Stellen im Gehirn übertragen werden. Eine Nervenzelle besitzt immer nur ein Axon. Eine Ausgangsleitung , auf der die Kommunikation in nur einer Richtung stattfinden. Nach der Art der Zelle, mit der das entsprechende Neuron in Verbindung steht, kann man 3 Hauptklassen von Neuronen unterscheiden:
Sie transportieren Informationen von außen, von der Peripherie für Licht, Ton Körperstellung... nach innen.
Tragen Informationen von innen nach außen, zu den Muskeln und Drüsen...
Sie bilden die Logik im Gehirn. Mit Hilfe der Interneuronen werden die einkommenden Daten (von den sensorischen Neuronen) verarbeitet und zu Signalen für die motorischen Neuronen umgewandelt.
Um Informationen an mehrere andere Zellen gleichzeitig weiterzuleiten zu können,
spaltet sich jedes Axon an den Endverzweigungen zu kleinen Verästelungen auf an deren Enden kleine Endknöpfe sitzen.
Diese liegen an der Oberfläche anderer Nerven oder Muskelzellen beinahe auf und bilden den so genannten synaptischen Spalt. Er ist etwa 20-30 mm breit.
Abbildung 1 - Das Neuron mit seinen verschiedene Bestandteilen
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Abbildung 2 - Die Synapse
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Die Einheit, die Schnittstelle (Endknopf + synaptischer Spalt + Signalempfänger) nennt man Synapse.
Ein Neuron wird über die Eingangssignale an den Dendriten gereizt. Diese Reizsignale werden innerhalb der Zelle kombiniert.
Wird durch diese Reizung das Reizpotential des Neurons über das so genannte Ruhepotential gehoben,
entsteht im Axinom durch chemische Depolarisierung des Kanals eine bis etwa 33mV große Spannung: Das Neuron feuert
ein Aktionspotential an die ihm direkt angeschlossenen Zellen. Ergänzend zu den reizenden Eingangsignalen, die das Reitzpotential des Neurons erhöhen, gibt es auch noch hemmende Eingangsignale, die das Reitzpotential wieder senken.
Die Synapsen bilden, wie bereits angesprochen, die Schnittstellen zwischen den Axonen und dem Nachrichtenempfänger .
Der Großteil der Synapsen im Gehirn überbrückt den synaptischen Spalt auf chemischen Wege durch Ausschüttung von chemischen Botenstoffen. In den Endknöpfen der Axone befinden sich kleine Säckchen, die solche Botenstoffe enthalten.
Diese synaptischen Vesikel werden beim ankommen des Aktionspotentials aufgerissen und strömen durch die
präsynaptische Membran des Endknöpfchens über an die postsynaptische Membran der Dendriden oder des Zellkörpers
des nächsten Neurons . Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass das Gehirn auch noch auf andere Weise Daten zu weiter entfernten Zielen im Körper überträgt. Diese langsamere und trägere Kommunikationsform bilden die Hormone, auf die jedoch nicht weiter eingegangen werden soll.
Ein einzelnes Neuron mit seiner stark begrenzten Fähigkeit Daten zu manipulieren (Eingangsreize zusammenzufassen und in eine Richtung weiter zu leiten), ist alleine nicht in der Lage wirklich komplexe Aufgaben zu bewältigen. Das Gehirn verschaltet daher mehrere Neuronen um solche Problem zu lösen.
Reflexbögen
Die einfachsten dieser Verschaltungen sind Reflexbögen . Reflexbögen übernehmen Aufgaben, die für den Erhalt des Organismuses sehr wichtig sind und so sehr schnell bearbeitet werden müssen. Beispielsweise ist hier das Zurückziehen des Fingers von einer heißen Herdplatte oder die Verengung bzw. die Erweiterung der Pupille bei Änderung der Umgebungshelligkeit anzuführen.
Ein Reflexbogen ist in der Regel sehr einfach aufgebaut und besteht manchmal nur aus 3 Neuronen. Einem sensorischen Neuron zum Empfang des externen Reizes, einem Interneuron zum informieren des Gehirns über die Reaktion und einem motorischen Neuron zum direkten weitergeben des Reflexsignals an die Empfängerzelle (z.B. einen Muskel). Das Gehirn wird bei einem solchen Reflex also nur informiert und hat nur begrenzt Einfluss auf den Reflex. Der Reflexbogen kommt ohne Hilfe des Gehirns aus. Da eine Reflexreaktion ein sehr komplexer Ablauf sein kann (beim zurückziehen des Fingers müssen eine ganze Reihe von Muskeln bewegt werde), sind an einer solchen Reaktion viele Reflexbögen beteiligt.
Im Gehirn läuft dieser Prozess, genauso nur in wesentlich komplexeren Ausmaßen, ab. Das Gehirn verschaltet also einfache, datenverarbeitende Einheiten (Neuronen) in großer Zahl um komplexe Problem zu lösen. Es bildet ein neurales Netzwerk .
Definition neurales Netzwerk :
An information Processing device that consists of a large number of simple non-linear processing modules, connected by elements that have information storage and programming functions. In general, the modules involve, input/output, processing memory, and connections between different modules providing for information flow and control. [www.unt.edu/robotics/glossaryN-R.htm, 02.05.04]
Diese Verschaltungen von Neuronen, im folgenden Systemzustände genannt, sind nur kurzzeitig stabil. Das bedeutet nicht, dass sich die Hardware ändert, also die physikalischen Verbindungen. Es heißt viel mehr, dass beim Erledigen ein und derselben Aufgabe jedes Mal andere Neuronen beteiligt sein können. Die Verschaltung (das Zusammenspiel) der Neuronen erfolgt also dynamisch jedes Mal aufs Neue. Man hat anhand von Versuchen herausgefunden, dass die Dauer solch einer stabile Periode ca. 30ms beträgt. Es gibt also innerhalb des Gehirns eine Art Takt der umgerechnet etwa 33,3 Hz beträgt (das ist nicht viel, wenn man bedenkt, dass sogar mein betagter Heimrechner bereits mit 1,8 GHz getaktet ist). Ein für viele nachvollziehbares Indiz für diese Tatsache beschreibt Ernst Pöpel in seinem Artikel Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn :
Ein bedeutsames Phänomen bei Patienten in Narkose ist im Übrigen, dass für sie subjektiv keine Zeit vergangen ist; ein Patient der aus der Narkose erwacht, fragt häufig, wann denn die Operation beginnt. Dieser Zeitverlust in der Narkose steht im Gegensatz zum normalen Schlafzustand: Wenn man aufwacht, ist man üblicherweise davon überzeugt, dass währen des Schlafs eine bestimmte Zeit vergangen ist wird offenbar durch eine Kopfuhr vermittelt, die nicht ausgeschaltet wird. [Ernst Pöppel, Informatik Spektrum, Dezemberausgabe, Seite 427, erschienen 2002]
Wie in der Einleitung bereits erwähnt, werden ein Großteil der menschlichen Genome zum Aufbau des Gehirns genutzt. Ein beträchtlicher Teil der Gehirnstruktur ist uns also in die Wiege gelegt. Aber die Vererbung ist nicht alles. Ernst Pöppel spricht in seinem Artikel von einer strukturellen Prägung des Gehirns . Er beschreibt, dass nur ein Teil der vererbten Verbindungen im Gehirn durch die funktionelle Bestätigung der Verbindungen in einer frühen Phase dessen Entwicklung erhalten bleiben. Während der in dieser Periode nicht bestätigte Teil der Verbindungen (der kaum benutzte Teil) zerfällt und unwiederbringlich verloren geht. Diese Prägung erstreckt sich über alle Gebiete des mentalen Leistungsvermögens des Menschen, wie Gefühle oder Gefühle. Wenn also die Struktur des Gehirns durch die Umgebung erheblich beeinflusst wird, kann man sagen, dass auch die Kultur die Struktur des Gehirns bestimmt .
Die äußere Schicht des Großhirns, der Cortex, liefert die Mechanismen die uns das abstrakte Denken und das Interagieren mit unserer Umwelt ermöglichen. Man kann das Gehirn dabei in verschiedene Bereiche unterteilen, die maßgeblich für bestimmte Funktionen verantwortlich sind. Man kann jedoch nicht sagen, dass ein bestimmter Teil des Gehirns einzig und allein für das Erfüllen einer bestimmten Körperfunktion verantwortlich ist. Wie anhand von Abbildung 4 erkennbar, ist das Gehirn in 2 Bereiche aufgespalten. Man spricht hier von Hemisphären.
Abbildung 4.1 - Querschnitt des sensorischen Rindenfelds
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Abbildung 4.2 - Querschnitt des motorischen Rindenfelds
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Im Folgenden werden einige der wichtigen Bereiche beschrieben:
das motorische Rindenfeld
Hier befinden sich hauptsächlich die Steuerzentralen für die vielen Muskeln im Körper die willentlicher Kontrolle unterworfen sind (der menschliche Körper besitzt ca. 600 davon). In Abbildung 4 erkennt man, dass ein Großteil der Fläche des motorischen Rindenfeld für die Steuerung der Muskeln der oberen Körperhälfte reserviert ist. Anhand der Flächeneinteilung kann man abschätzen, wie genau sich die einzelnen Muskeln steuern lassen. Besonders große Bereiche beanspruchen hier die Muskeln der Hand und die Muskeln die zum Sprechen verwendet werden.
das sensorische Rindenfeld
Die sensorischen Projektionsfelder für das Empfinden von Schmerz, Temperatur, Berührung und Körperlage befinden sich direkt hinter dem motorischen Rindenfeld. Die Verteilung der einzelnen Projektionsfelder entspricht erstaunlich genau der des motorischen Rindenfelds, nur das sich eben hier die entsprechenden sensorischen Einheiten befinden. (Siehe Schaubild.)
primäres Hörzentrum
Das primäre Hörzentrum befindet sich an den Schläfenlappen des Gehirns. Sowohl die linke, als auch die rechte Seite, verarbeiten akustische Informationen beider Ohren, wobei der linke Schläfenlappen sich eher um die räumliche Interpretation der Daten kümmert und der rechte sich für das Sprachverständnis und das Sprechen verantwortlich zeigt. Die Schläfenlappen haben außerdem Bedeutung für die Wahrnehmung, das Gedächtnis und das Träumen.
primäres Sehzentrum
Die visuellen Informationen werden im hinteren Teil des Gehirns ausgewertet, wobei ein Großteil der Kapazität für Sinnesreize aus den Zentren der Netzhäute beider Augen reserviert ist. [S.Hoppe-Graff, B.Keller, I.Engel, Psychologie/Zimbardo, Springer Verlag, Leipzig, 1995]
der Frontallappen
Er bildet den Größten Bereich des Cortex und befindet sich direkt hinter der Stirn. Er beheimatet die Mechanismen zum Planen, zur Entscheidungsfindung und zum Verbinden der Gegenwart mit der Zukunft.
Man hat beobachtet, dass bei Schädigung des Gehirns in gewissen Bereichen die entsprechende Kompetenz entweder total verschwindet, oder aber in einer weniger ausgereiften Form von anderen Gehirnbereichen dekompensiert wird. Erholt sich die entsprechende Gehirnregion jedoch wieder, erhalten die Verhaltenselemente jeweils wieder ihren angestammten Platz zurück.
Eine der wichtigsten Aufgaben des Gehirns ist der Wahrnehmunsprozess. Das Erkennen von Objekten und deren Funktionsumfang. Es unterbewusst in jeder Sekunde unseres bewussten Erlebens und doch ist es ein sehr komplexer Vorgang. Man stelle sich vor, wie das Gehirn aus chaotischen, dem sich ständig ändernden Input, geliefert von den Sinnesorganen, Objekte erkennt und bewertet. Es ist uns heute nicht einmal möglich, ein einzelnes Bild und die dort abgebildeten Formen automatisiert zu analysieren. Das Gehirn schafft das jede Sekunde einige Male mühelos und das in allen Sinnesbereichen. Wenn man von einem erkannten Objekt spricht, sprechen die Neurowissenschaftler von einem Perzept (engl. perception -> Wahrnehmung); einem wahrgenommenen Objekt.
Das Sehen ist eines unserer wichtigsten Sinnesorgane und auch eines der am besten erforschten. Anhand dieses Beispiels soll im Folgenden der Prozess der Wahrnehmung erklärt werden. Man stelle sich dazu eine Szene vor: Ein Mann sitzt in seinem Wohnzimmer auf einem Sessel und betrachtet das Zimmer:
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Abbildung 5 - Die Wohnzimmerszene
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Abbildung 6 - Blickfeld des linken Auges
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Der Prozess der Wahrnehmung läuft im Wesentlichen in 3 Schritten ab.
1. Sensorisches Empfinden
Auf dieser Stufe wird die physikalische Energie des äußeren Reizes , des so genannten distalen Reizes in neuronale Aktivität umgewandelt, also in eine innere Repräsentation des äußeren Reizes. Schon in diesem ersten Schritt werden Daten zusammengefasst und Reize ausgewählt. Zellen der Netzhaut betonen Grenzlinien und Helligkeitsunterschiede, von gleichmäßiger, unveränderlicher Aktivität werden sie nicht aktiviert [Zimbardo]
Abbildung 7 - Formen wie sie wirklich auf der Netzhaut abgebildet werden.
Bild trapezförmig, Teile des Tischbeins verdeckt.
2. Wahrnehmung
Im nächsten Schritt, der Wahrnehmung, werden die Eingangsinformationen von höheren Prozessen geordnet, organisiert und modifiziert. Die innere Repräsentation wird auf ein erfahrenes Perzept abgebildet, das bedeutet, es wird auf bereits erfahrene Wahrnehmungen zurückgegriffen. Das Bild und der Teppich werden als rechteckig wahrgenommen, obwohl Teile des Teppichs verdeckt sind und das Bild an der Wand auf der Netzhaut trapezförmig abgebildet wird. Man kann also sagen, dass das Gehirn interpoliert oder ein bisschen in die Zukunft spekuliert. Meistens stimmen diese Vorhersagen . Bei Fällen die nicht so eindeutig sind, spricht man von Wahrnehmungstäuschungen, die es auf jeder Ebene der Wahrnehmung geben kann.
3. Klassifikation
Im letzten Schritt wurden also Formen und Muster aus der inneren Darstellung der sensorischen Eingangsinformationen gewonnen. Um nun ein Objekt jedoch vollständig wahrzunehmen, muss das Gehirn dem Objekt noch eine Bedeutung zuweisen. Dies findet auf der 3. Stufe statt, der Stufe der Klassifikation. Die Klassifikation nimmt nun höhere mentale Funktionen zur Hilfe (Erinnerungen, Erwartungen usw) um dem Objekt eine Bedeutung zuzuweisen. Beispielsweise, wird dem Bild zugewiesen, dass es an der Wand hängt und das es gemalt wurde um betrachtet zu werden. Damit wäre also der Vorgang der Wahrnehmung abgeschlossen. Wir haben ein betrachtetes Objekt in Form und Funktionsumfang erkannt und wahrgenommen.
Wie im vorhergehenden Abschnitt erklärt, wagt das Gehirn beim Wahrnehmen von Objekten kleine Vorrausagen zu treffen, obwohl die Informationen die es bekommt nicht unbedingt eindeutig sein müssen. In diesem Abschnitt möchte ich ein paar Beispiele zeigen, für solche nicht eindeutigen Sinnesreize, eben Wahrnehmungstäuschungen, auf verschiedenen Ebenen der Wahrnehmung.
Abbildung 8 - Das Hermann Gitter, auf das 2 Ganglienzellen projeziert sind
Wahrnehmungstäuschung auf Ebene der Sensorischen Empfindung
Wenn man sich auf dieses Bild konzentriert, kommt es einem so vor, als würden sich auf den Schnittpunkten zweier weißer Linien graue Flecken befinden. Konzentriert man sich jedoch auf einen dieser Flecke, erkennt man das, sich dort eben keiner befindet. Der Grund für diese Optische Täuschung liegt im Aufbau des Auges und ist durch das Phänomen der lateralen Hemmung zurückzuführen.
Laterale Hemmung:
Wird eine Rezeptorquelle durch Licht stimuliert, so überträgt sie Informationen in zwei Richtungen. Aufwärts ins Gehirn und zur Seite an benachbarte Rezeptorzellen. Die Impulse, die an die benachbarten Zellen gesendet werden, hemmen deren Übertragung. Diese seitliche Unterdrückung anderer Rezeptorzellen, die laterale Hemmung (Inhibition), ist die Grundlage für den Helligkeitskontrast [Zimbardo]
Sehen wir uns nun die zwei abgebildeten Ganglienzellen an, liegt das rezeptive Feld der einen genau auf dem Kreuzpunkt zweier weißer Linien, das andere nur auf einer waagerecht verlaufenden Linie. Erstere wird stärker stimuliert, aber auch stärker gehemmt, das führt zu diesen grauen Flecke. Konzentriert man seinen Blick jedoch auf eine der Kreuzungen, so fällt das Netzhautbild auf die Foeva den Bereich im Auge mit der höchsten Auflösung . Es gibt dort auch Ganglien, aber mit wesentlich kleineren rezeptiven Feldern.
Abbildung 9 - Vase oder Gesichter ?
Wahrnehmungstäuschung auf Ebene der Wahrnehmung
Wie oben bereits besprochen, findet auf der Ebene der Wahrnehmung ein Erkennen von Formen und Mustern statt. Wenn die Muster nicht eindeutig erkennbar sind, wagt unser Gehirn eine kleine Voraussage. Bei diesem Bild stellt sich jedoch eine Frage, die nicht eindeutig beantwortet werden kann. Ist das weiße Objekt der Vordergrund oder der Hintergrund? Betrachten wir es als Vordergrund erkennen wir eine weiße Vase. Betrachten wir es als Hintergrund, sehen wir zwei schwarze Gesichter, die sich gegenseitig anblicken. Wir können jedoch niemals beide Objekte auf einmal erfassen. Wir sehen immer nur eine Form als Objekt, das schwarze oder das weiße Objekt. Das Gehirn switcht also immer zwischen zwei Prognosen hin und her.
Abbildung 10 - Hase oder Ente ?
Wahrnehmungstäuschung auf Ebene der Klassifikation
Auf der Ebene der Klassifikation werden erkannte Formen mit Funktionen verknüpft. Auf diesem Bild ist die Form des Objekts vollkommen unstrittig, nicht wie im vorangehenden Beispiel. Es gibt eine Doppeldeutigkeit in der Funktion der Form. Betrachtet man die linke Seite der Form als die Nasenspitze, erkennt man eine Ente (Siehe auch Bild oben rechts). Betrachtet man jedoch das rechte Ende der Form als Nasenspitze, erkennt man die Form als einen Hasen.
