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Allgemeine Psychologie I Vorlesung 4
Prof. Dr. Björn Rasch, Cognitive Biopsychology and Methods University of Fribourg
1
Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR
28.10.15
Allgemeine Psychologie I
2
Woche
Datum
Thema 1
FQ
20.2.13
Einführung, Verteilung der Termine
1
1.10.15
Einführung und Grundlagen
2
8.10.15
Wahrnehmung / Visuelle Wahrnehmung I
3
15.10.15
Psychophysik (Dr. Thomas Schreiner)
4
22.10.15
Visuelle Wahrnehmung II
5
29.10.15
Auditive Wahrnehmung
6
5.11.15
Schmerz, Geruch, Geschmack
7
12.11.15
Aufmerksamkeit
8
19.11.15
Exekutive Kontrolle
9
26.11.15
Arbeitsgedächtnis I
10
3.12.15
Arbeitsgedächtnis II
11
10.12.15
Langzeitgedächtnis I
12
17.12.15
Langzeitgedächtnis II
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Klausur: Beispielfragen
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Psychophysik Das Weber’sche Gesetz
}
}
Beispiel Gewichte
Weber’sche Gesetz: ΔR = k×R 4
mit k: Weber Konstante
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Visuelle Wahrnehmung
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Wellenlänge und Amplitude }
Die Wellenlänge bestimmt den Farbton (z.B. blau, grün, etc.).
}
Die Intensität des Lichts (Energiemenge / Amplitude von Lichtwellen) bestimmt die Leuchtkraft der Farben.
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Wellenlänge in Nanometer
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Retina (ca. 6 mio)
Horizontale zelle
amakrine Zelle (ca. 120 mio)
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Zapfen und Stäbchen Die beiden Arten von Rezeptoren in der Netzhaut (Retina) sind die Stäbchen und die Zapfen.
}
}
Sie unterscheiden sich in Bezug auf Gestalt,Anzahl,Verbindungen zum Gehirn, Funktion und Lage auf der Netzhaut. Zapfen
Stäbchen
6 Mio
120 Mio
Oft 1:1 Übertragung
Viele Stäbchen auf eine Bipolarzelle
Funktion
Detailliertes Tagessehen und Farbensehen
Sehen bei wenig Licht, kein Farbensehen
Lage auf der Netzhaut
Zentrum (Fovea)
Peripherie
Anzahl
Stäbchen
Verbindungen zum Gehirn
Zapfen
Zapfen und Stäbchen unter dem Elektronenmikroskop 8
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Zapfen und Stäbchen
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Dunkeladaptation }
Im Dunklen weiten sich sofort die Pupillen }
}
Schneller Anstieg der Dunkeladaptation }
}
}
mehr Licht in Peripherie des Auges (Stäbchen). Adaptation der Empfindlichkeit der Zapfen (und Stäbchen) in den ersten 5 min
Nach ca. 10 min übernehmen die Stäbchen das Sehen }
Kohlrausch-Knick: Zeitpunkt, bei dem Stäbchen empfindlicher sind als Zapfen
}
maximale Lichtempfindlichkeit nach ca. 30 min
Demonstration zum ausprobieren: 1.
Rechtes Auge abdecken, 20 min warten.
2.
Zimmerbeleuchtung so stark verdunkeln, dass man mit dem offenen Auge ein Buch noch knapp lesen kann.
3.
Rechtes Auge öffnen -> mit diesem Auge kann man das Buch perfekt lesen.
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Dunkeladaptation
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Blinder Fleck }
An der Stelle, wo Sehnerv das Auge verlässt sind keine Rezeptorzellen vorhanden. }
}
}
Demonstration }
Schliessen Sie das linke Auge und fokussieren Sie den schwarzen Punkt.
}
Variieren Sie den Abstand zur unten stehenden Abbildung bis sie das Auto nicht mehr sehen.
Im Alltag bemerken wir den blinden Fleck nicht }
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Dadurch entsteht der blinde Fleck.
Augenwegungen / Sakkaden, binokulares Sehen
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Augenbewegungen: Sakkaden }
Unsere Augen sind in ständiger Bewegung
}
Typen von Augenbewegungen }
Sakkaden: Blicksprünge (bis zu dreimal pro Sekunde) }
}
Fixation: Augen “ruht” auf einem Objekt }
}
Kontinuierliche Bewegung eines Objekts
Funktion von Augenbewegungen } }
Interessantes Objekt auf Netzhaut abbilden Eigenbewegung der Augen / des Körpers kompensieren }
}
Ausführung von Mikrosakkaden
Glatte Augenfolgebewegungen }
}
Dauer: ca. 30-50 ms
Optokinetische Augenbewegungen und vestibulo-okularer Reflex
Messung von Augenbewegung: Eye tracker }
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https://www.youtube.com/watch?v=L7m3liNrvrs&index=3&list=PL74536C3C9C4E4E5 5 Björn Rasch Vorlesung Allg. Psychologie Uni FR
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Vom Auge zum Kortex Informationen aus dem linken eigenen Gesichtsfeld werden von beiden Augen registriert, und im rechten visuellen Cortex verarbeitet •
Sehnerv (Axone der Ganglienzellen) Sehnerven-kreuzung (Chiasma opticum)
Und umgekehrt Tractus opticus
•
kontra-laterale Verarbeitung
Radiatio optica
Sehzentrum des Thalamus (Corpus geniculatum laterale, CGL)
(Nach Frisby, 1979)
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Sehrinde (= striärer Cortex oder primärer visueller Cortex, V1) All. Psychologie Rasch UniFr
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Rezeptive Felder (RF) }
Rezeptives Feld } }
Bereich der Netzhaut (Photorezeptorfläche), von dem aus die Aktivität einer Zelle beeinflusst wird Abhängig von der Verschaltung der retinalen Zellen
}
Rezeptiven Felder der Ganglienzellen bestehen aus einem Zentrum und einem Umfeld.
}
Im primären visuellen Cortex (V1) findet man Neurone (Nervenzellen) mit Orientierungsspezifität }
Antwort der Zellen auf Lichtbalken einer bestimmten Orientierung
Simple Cell in V1
Zellen in Retina CGL und V1 -
+ Nach Hubel & Wiesel, 1962
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Rezeptive Felder in der Retina }
}
Rezeptives Feld (RF) }
Bereich der Netzhaut (Photorezeptorfläche), der die Aktivität einer Zelle beeinflusst
}
Abhängig von der Verschaltung der retinalen Zellen
Rezeptiven Felder der retinalen Ganglienzellen bestehen aus einem Zentrum und einem Umfeld. } } }
}
On-Center Zellen: Lichtreiz in das Zentrum des RF aktiviert Zelle, Licht im Umfeld hemmt sie Off-Center Zellen: Lichtreiz in das Zentrum hemmt Zelle, Licht in das Umfeld erregt sie Gleichzeitige Belichtung des Zentrums und Umfelds führt nur zu einer sehr schwachen Erregung RF einer
Laterale Hemmung }
}
Dient der Kontrastverstärkung, verstärkt Schärfe des Bildeindrucks
Mach-Bänder (E. Mach)
Kortikaler Vergrösserungsfaktor }
-
+ -
Grosser Teil der Ganglienzellen verarbeitet Information aus der Fovea }
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-
Benachbarte Ganglienzellen hemmen sich gegenseitig }
}
On-Center-Zelle
In CGL und V1: ca. 50% aller Zellen repräsentiert die Fovea Björn Rasch Vorlesung Allg. Psychologie Uni FR
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Rezeptive Felder in der Retina }
Mach-Bänder (E. Mach) }
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Enstehung durch laterale Hemmung der Ganglienzellen an den Farbübergängen
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Laterale Hemmung
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RF im primären visuellen Kortex }
Zellen im primären visuellen Kortex (V1) }
}
Neuronen antworten nicht / nur schwach auf punktförmige Lichtreize Starke Erregung bei kurzen Lichtstreifen }
}
Nobelpreis 1981: David Hubel und Torsten Wiesel
Einfache Zellen: }
Längliche rezeptive Felder }
erregende Zonen in der Mitte und flankierende hemmende Zonen
}
Reaktion auf Lichtstreifen oder Balken einer bestimmten Orientierung
}
Tuning-Kurve der Zelle: Je besser die Orientierung des Nachdie Hubel & Wiesel, 1962 Lichtreizes passt, desto stärker Zellantwort
}
Meist zusätzlich Präferenz für bestimmte Bewegungsrichtung Entstehen durch einfache Zusammenschaltung ringförmiger rezeptiver Felder
}
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Simple Cell in V1
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Zellen mit Orientierungsspezifität
Zellantwort
Reiz
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https://www.youtube.com/watch?v=C w5PKV9Rj3o
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RF im primären visuellen Kortex }
Komplexe Zellen }
}
Selektive Reaktion auf bestimmte Orientierung, unabhängig von genauer Lage im rezeptiven Feld
Hyperkomplexe Zellen } }
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Maximale Erregung bei Streifen, Ecken oder Winkeln Bestimmte Länge und bestimmte Bewegungsrichtung
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Spezifität von Nervenzellen
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Die Organisation von V1 }
Organisation des primären visuellen Kortex (V1) }
Orientierungssäulen } }
6 verschiedene Schichten, davon eine Eingangs- und eine Ausgangsschicht Zellen, die übereinander liegen haben ähnliche rezeptive Felder ¨
}
Nebeneinander liegende Orientierungssäulen zeigen nur leichte Veränderungen der Orientierungsspezifität ¨
}
}
Gleiche Position im visuellen Feld und Orientierung
Windmühlenartige Anordnung, jede Orientierung nur einmal
Augendominanzsäulen
Eiswürfelmodell }
Primären visuellen Kortex besteht aus Hypersäulen (ca 1 mm2) } }
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2 Augendominanzsäulen + vollständiger Satz von Orientierungen Hypersäulen als Verarbeitungsmodul für einen Auschnitt des visuellen Feldes
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Die Organisation von V1 }
Das Eiswürfelmodell
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Primärer visueller Kortex (V1) Farbverarbeitung (Blobs)
Simple Cells: Zellen, die auf hell-dunkel Unterschiede einer bestimmten Orientierung reagieren
(Nach Gazzaniga et al., 1998)
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Kortikale Areale
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Aus http://thebrain.mcgill.ca Björn Rasch Vorlesung Allg. Psychologie Uni FR
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Verarbeitung im visuellen Kortex }
Retinotrope Karten in der Retina, CGL und V1 }
Benachbarte retinale Ganglienzellen haben überlappende rezeptive Felder }
}
}
Direkte räumliche Abbildung des optisches Bildes in den Zellen
Areale V2 und V3 } } }
Fortsetzung der Verarbeitung von Form, Bewegung, Farbe aus V1 Retinotrope Anordnung Komplexere Verarbeitung: Zellen reagieren auf Konturen }
}
Entstehung von Scheinkonturen
Areal V4 } }
}
Projizieren zu benachbarten Zellen im CGL und V1
Farb- und orientierungsspezifische Zellen Reaktion auf komplexe geometrische Muster
MT / Nachbarareale }
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Einfache und komplexe Bewegungsmuster Björn Rasch, Vorlesung Allgemeine Psychologie Uni FR
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Scheinkonturen
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Parallelverarbeitung von Bewegung, Farbe, Form, Position und Tiefe }
Parallelverarbeitung }
}
Unterdimensionen des Sehens }
werden von verschiedenen neuronalen Netzwerken verarbeitet
}
Bewegung, Farbe, Form, Position und Tiefe Verarbeitung getrennt und gleichzeitig
}
}
natürliche Methode der Informationsverarbeitung im Gehirn
Andere neuronale Netzwerke führen die Informationen zusammen }
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Weitere Verarbeitung (z.B. Vergleich mit gespeicherten Informationen etc.)
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Parallelverarbeitung von Farbe, Bewegung, Form und Tiefe
Colliculus Superior (CS)
ITC
(Aus Eysel, 2006)
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Magno- und Parvozellen }
Corpus geniculatum laterale (CGL) }
Teil des Thalamus }
}
Organisation in 6 Schichten }
}
Thalamus als Umschaltzentrale für verschiedene Sinnesmodalitäten Jede Schicht enthält vollständige retinotrope Karte
Magno – Zellen ¨
} }
}
Relativ grosse rezeptive Felder, nahezu farbunempfindlich Liefern schnelle, kurz anhaltende Signale, wichtig für Bewegungsinformation
Parvo-Zellen ¨
} }
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Retina: M-Zellen
Retina: P-Zellen
Kleine rezeptive Felder, farbselektiv Wichtig für hochauflösendes Sehen von Form und Farbe
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