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Lesen Zwischen Den Zeilen: Wie Wir Versteckte Objekte Sehen
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Anonim

Wenn ein Objekt teilweise verborgen ist, rekonstruiert das Gehirn es geschickt als visuelles Ganzes.

Lesen zwischen den Zeilen: Wie wir versteckte Objekte sehen
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STELL DIR DAS VOR Sie sehen einen Hund, der hinter einem Lattenzaun steht. Sie sehen nicht mehrere Hundescheiben; Sie sehen einen einzelnen Hund, der teilweise von einer Reihe undurchsichtiger vertikaler Lamellen verdeckt wird. Die Fähigkeit des Gehirns, diese Teile zu einem wahrnehmungsbezogenen Ganzen zu verbinden, zeigt einen faszinierenden Prozess, der als amodale Vollendung bekannt ist.

Es ist klar, warum sich eine solche Tendenz entwickelt hätte. Tiere müssen in der Lage sein, einen Partner, ein Raubtier oder eine Beute durch dichtes Laub zu erkennen. Das Netzhautbild enthält möglicherweise nur Fragmente, aber das visuelle System des Gehirns verbindet sie und rekonstruiert das Objekt, damit das Tier erkennen kann, was es sieht. Der Prozess scheint uns mühelos zu sein, aber es hat sich als eines der Dinge herausgestellt, für die es schrecklich schwierig ist, Computer zu programmieren. Es ist auch nicht klar, wie Neuronen in den Sehbahnen des Gehirns den Trick handhaben.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren Gestaltpsychologen sehr an diesem Problem interessiert. Sie entwickelten eine Reihe von listigen Illusionen, um zu untersuchen, wie das visuelle System die Kontinuität eines Objekts und seine Konturen herstellt, wenn das Objekt teilweise verdeckt ist. Ein eindrucksvolles Beispiel für eine amodale Vollendung ist eine Illusion des italienischen Psychologen Gaetano Kanizsa. In einer Ansicht sehen Sie eine Reihe von „Hühnerfüßen“, die geometrisch angeordnet sind. Wenn Sie jedoch nur einen Satz undurchsichtiger diagonaler Balken hinzufügen, wird ein dreidimensionaler Würfel scheinbar durch Magie scharfgestellt, und die Hühnerfüße werden zu Würfelecken.

Das Erstaunliche ist, dass Sie nicht einmal echte Balken überlagern müssen - selbst illusorische Balken reichen aus. Hier führt das ansonsten unerklärliche Fehlen von Grenzen, die die Hühnerfüße beenden, dazu, dass das Gehirn automatisch auf das Vorhandensein undurchsichtiger Balken schließt. Sie sehen also einen illusorischen Würfel, der von illusorischen Balken verdeckt wird!.

Der Begriff "amodale Vervollständigung" wurde geprägt, um ihn von der modalen Vervollständigung zu unterscheiden. Modale Vervollständigung ist die Tendenz des Gehirns, den vollständigen Umriss eines nicht existierenden Objekts zu sehen, wie es in Kanizsas klassischer Dreiecksillusion vorkommt. Das Gehirn hält es für höchst unwahrscheinlich, dass ein hinterhältiger visueller Wissenschaftler genau auf diese Weise drei schwarze Scheiben mit aus ihnen herausgeschnittenen kuchenförmigen Keilen platziert hat und stattdessen lieber ein undurchsichtiges weißes Dreieck sieht, das teilweise drei schwarze Scheiben bedeckt.

Beachten Sie jedoch, dass modale und amodale Vervollständigung nebeneinander existieren können. Zum Beispiel vervollständigt das Gehirn im Kanizsa-Dreieck jede Scheibe hinter den Ecken des illusorischen Dreiecks amodal. In ähnlicher Weise werden die illusorischen Balken modal vervollständigt, während der Würfel amodal vervollständigt wird.

Peter U. Tse, ein kognitiver Psychologe am Dartmouth College, hat viele elegante Illusionen entwickelt, um die modale und amodale Vollendung zu erforschen. Eine davon, wie in Abbildung e gezeigt, ist mehrdeutig, ebenso wie viele unserer Lieblingsillusionen. Es besteht eine starke Tendenz, diese Figur als einen Stapel von Ringen (amodal fertiggestellt) zu sehen, der einen undurchsichtigen (modal fertiggestellten) illusorischen Zylinder umgibt. Man könnte jedoch eine ganz andere Einstellung haben, wenn man keinen Zylinder und stattdessen eine Säule aus C-förmigen Metallbögen sieht, deren scharfe Enden nach vorne zeigen. Die Tendenz, Ringe zu sehen, tritt auf, weil sie die reale Welt besser widerspiegelt, die reich an 3D-Objekten ist, die sich gegenseitig verschließen. Eine andere Illusion von Tse, die wir liebevoll "Alien Grabbing the Last Donut" nennen, hat sowohl modale als auch amodale Aspekte. Es sieht aus wie ein Haufen Schnörkel, bis das Auge eine Reihe von tentakeligen Fingern erkennt, die sich um eine Donut-förmige Röhre wickeln.

Der transparente Tunnel

Sie könnten denken, dass eine amodale Vollendung Argumentation beinhaltet ("es gibt einen Zaun im Weg, weshalb ich Hundescheiben sehe"), aber tatsächlich ist es ein Wahrnehmungsphänomen, das kein Nachdenken erfordert.

Wenn Sie einen wedelnden Schwanz bemerken, der unter dem Sofa hervorsteht, und erkennen, dass ein Hund befestigt werden muss, ist dies eine logische Schlussfolgerung. Wenn der Kopf des Hundes aus der anderen Seite des Sofas herausragen würde, würden Sie auf automatische und mühelose Weise durch amodale Vervollständigung einen ganzen Hund wahrnehmen, ohne seine verborgenen Teile tatsächlich zu sehen.

Wenn Sie sehen, dass die beiden Arme einer Person ein Kreuz bilden, gibt es zwei mögliche Interpretationen. Ein böswilliger Chirurg hat möglicherweise einen Arm amputiert und die beiden Hälften auf beiden Seiten des intakten Arms geklebt - oder ein Arm kann einfach senkrecht vor dem anderen platziert werden. Ihr visuelles System erkennt sofort, dass Letzteres wahr ist. Sie betrachten nicht einmal die frühere Interpretation. Dies ist wiederum nicht auf ein hohes Wissen über die Unwahrscheinlichkeit amputierter Arme zurückzuführen. Beachten Sie, dass das Gehirn die gleiche sofortige Reaktion hat, wenn das Kreuz aus Holz besteht, das leicht und unblutig in Stücke zersägt werden könnte.

Es gibt jedoch Grenzfälle wie den Bären, den Sie hinter einem Baum „halluzinieren“. Diese Zeichnung scheint nur Kreise zu zeigen, die durch Linien halbiert sind, bis durch Hinzufügen von scheinbar Krallen der Punkt oben rechts in eine Nase und die Kreise in Pfoten verwandelt werden. Solche Beispiele verwischen die Unterscheidung zwischen Sehen und Wissen. Wenn Sie beispielsweise beobachten, wie eine sich schnell bewegende Spielzeugeisenbahn in einen kurzen Tunnel fährt und innerhalb einer Drittelsekunde auf der anderen Seite auftaucht, sehen Sie die Bewegung des Zuges tatsächlich so, als ob der Tunnel transparent wäre. Sie haben die Bewegung über den Tunnel modal abgeschlossen - ein Phänomen, auf das der Gestaltpsychologe Albert Michotte (1881–1965) erstmals hingewiesen hat.

Wenn der Zug dagegen langsam ist und eine Minute oder länger braucht, um den Tunnel zu durchqueren, wissen Sie immer noch, dass ein einzelner Zug auf der anderen Seite einfuhr und dann wieder auftauchte. Diesmal handelt es sich jedoch eher um eine logische Folgerung als um eine visuelle Wahrnehmung. Bei einer Geschwindigkeit von etwa einer Sekunde befinden Sie sich jedoch in einem Grenzzustand zwischen Wahrnehmung und Logik, und die Frage, ob Sie die Bewegung des Zuges tatsächlich „sehen“, kommt einer philosophischen Bewegung gefährlich nahe.

Längliche Katzen

Die Tendenz, Konturen zu antizipieren, ist so stark, dass sie unser Wissen über die tatsächliche Funktionsweise der Welt außer Kraft setzt - wie zum Beispiel gezeigt wird, wenn eine Katze unrealistisch um einen Baum gespannt zu sein scheint: Das Gehirn reagiert auf Kontinuität, unabhängig davon, ob es sinnvoll ist oder nicht.

Solche visuellen Anomalien treten auf, weil diese Regeln evolutionär alt sind und nicht für unwahrscheinliche Nebeneinanderstellungen von Wissenschaftlern ausgelegt sind. Das Programmieren von hochentwickeltem Objektwissen in das System wäre zu anspruchsvoll und unnötig gewesen. Nur in Mythos und Fantasie verwandeln sich Tiere plötzlich in ungewohnte Formen.

Gemäß hierarchischen Ansichten der visuellen Verarbeitung ist die Erkennung von Kanten in einer zweidimensionalen Zeichnung ein relativ einfacher Prozess, der notwendigerweise dem Vorgang der Erstellung von 3D-Darstellungen auf hoher Ebene vorausgeht. Andere von Tse entworfene Figuren stellen diese Schlussfolgerung in Frage.

Am einfachsten ist das Logo seines Labors. Es kann entweder als zwei flache Vogelköpfe (einer davon verkehrt herum) oder als ein 3-D-Schwarzwurm gesehen werden, der um einen weißen Zylinder gewickelt ist (der Wurm wird durch das Vorhandensein des Zylinders amodal vervollständigt). Im Gegensatz zum Kanizsa-Dreieck, in dem sich die drei Scheibenbereiche ausrichten, was das Vorhandensein von Kanten impliziert, gibt es in dieser Tse-Figur keine direkte Kontinuität von Lichtkanten oder physischen Konturen. Und doch nimmt das Gehirn den 3-D-Wurm wahr. Diese Illusionen legen nahe, dass es bei der amodalen Vervollständigung nicht nur darum geht, kontinuierliche Konturen auszufüllen. Das visuelle System ist schlauer als das. Tatsächlich vervollständigen sich in einer anderen Tse-Kreation Objekte amodisch hinter Konturen, ohne dass ihre genaue Form angegeben wird.

Objektlektionen

In ihrer Pionierarbeit in den 1960er Jahren haben die Neurobiologen David H. Hubel und Torsten N. Wiesel von der Harvard University gezeigt, dass Gehirnzellen im primären visuellen Kortex hauptsächlich auf die dunklen / hellen Kanten reagieren, die die Konturen eines Objekts oder einer Kreatur vermitteln. Rüdiger von der Heydt von der Johns Hopkins University hat anschließend gezeigt, dass Zellen im sekundären visuellen Kortex auf illusorische Konturen wie die des Kanizsa-Dreiecks reagieren.

All dies erinnert uns daran, dass ein Hauptziel des Sehens darin besteht, Objekte (nicht nur Konturen) anhand von Informationen zu erkennen, die zufällig verfügbar sind. Sowohl die modale als auch die amodale Vollendung und die Illusionen, die sie inspirieren, leiten sich aus diesem elementaren visuellen Imperativ ab.

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