Bewegende Eindrücke

News: Bewegende Eindrücke

Das Auge ist unser wichtigstes Orientierungsinstrument. Nähern wir uns einem Gegenstand, dann "fließt" sein Bild über die Netzhaut - gleichzeitig nimmt die Größe dieses Bildes zu. Benötigt das Gehirn beide Informationen oder genügt eine? Amerikanische Wissenschaftler konnten jetzt nachweisen, dass für die Orientierung bereits die wahrgenommene Größenzunahme der Objekte ausreicht.

Andreas Jahn

Eine Flut von Informationen erreicht über das Auge unser Gehirn. Aus dieser Fülle filtert es die wichtigsten Daten heraus, die uns eine Orientierung im Raum ermöglichen. Dabei verarbeitet es unterschiedliche Eindrücke: Bewegen wir uns beispielsweise auf ein Objekt zu, dann "fließt" das Bild des Gegenstandes über die Netzhaut. Dieser "optische Fluss" (optic flow) gilt unter Neurowissenschaftlern als eine der wichtigsten Orientierungshilfen für die visuelle Wahrnehmung.

Bei der Bewegung nimmt gleichzeitig auch die Größe des Netzhautbildes zu. Somit liefert das Auge zwei Informationen – optischer Fluss und Größenzunahme – über die Geschwindigkeit, mit der sich der Körper einem Objekt nähert. Beides ist normalerweise nicht zu trennen.

Eero Simoncelli von der New York University wollte wissen, ob allein die Größenzunahme für die Orientierung ausreicht. Zusammen mit Paul Schrater von der University of Minnesota und David Knill von der University of Rochester konstruierte er auf einem Computermonitor unterschiedliche visuelle Reizmuster. Eines bestand aus vielen Punkten, die sich scheinbar auf den Betrachter zu bewegten, die Größe der Punkte nahm dabei jedoch nicht zu. Dadurch konnten die Wissenschaftler den optischen Fluss allein simulieren.

Bei dem zweiten Testmuster war es genau umgekehrt: Hier nahm die Größe der Musterelemente stetig zu, ihre Position änderte sich jedoch wahllos. Der Betrachter hatte damit keine verwertbare Information über den optischen Fluss. In beiden Fällen sollten Versuchspersonen abschätzen, wie schnell sich die Muster scheinbar auf sie zu bewegten.

Es zeigte sich, dass die Versuchspersonen sowohl beim optischen Fluss als auch bei der Größenveränderung eine Bewegung wahrnahmen. "Das war keine Überraschung für uns, da wir ja auch selbst die Animationen beobachteten und die Expansion sahen", erzählt Simoncelli. "Wir entdeckten jedoch auch, dass die Versuchspersonen die Expansionsrate gut bei der Größenänderung allein abschätzen konnten. Sie waren bei diesen Abschätzungen zwar nicht so gut wie bei Reizmustern, die auch Informationen über den optischen Fluss beinhalteten, aber die Größenveränderung allein genügte für die Abschätzung."

Doch dieser Hinweis reichte den Wissenschaftlern noch nicht. Um ihre Hypothese weiter abzusichern, testeten sie zusätzlich die "Wasserfalltäuschung". "Wenn sie einen Wasserfall eine Weile beobachteten und dann ihren Blick auf die angrenzenden Felsen richten, scheinen diese nach oben zu wandern", erklärt der Wissenschaftler. Der optische Fluss verursacht ein umgekehrtes "Nachbild". Und ein ähnliches Bewegungsnachbild entstand bei den Versuchspersonen auch bei der Animation der Größenveränderung. Damit ist Simoncelli überzeugt: "Der Nachbild-Effekt liefert einen zwingenderen Hinweis auf einen spezifischen Mechanismus, der an der Wahrnehmung von Größenveränderungen beteiligt ist."