Das Gehirn kann keine Physik! – Wieso liegt es trotzdem häufig richtig bei der Einschätzung von Geschwindigkeit?

Um dieser Frage nachzugehen, ließen wir ProbandInnen auf einem Computerbildschirm Lichtpunkte betrachten, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegten (Goettker et al., 2018). Erneut zeichneten wir die Blickbewegungen der ProbandInnen mit einem Eye-Tracker auf. Nach jeder Bewegung beurteilten die ProbandInnen , ob sich die Lichtpunkte langsamer oder schneller als eine zuvor präsentierte Vergleichsgeschwindigkeit bewegt hatten. Die Bewegung der Lichtpunkte war nun von uns so gewählt, dass die ProbandInnen sie manchmal nur mit Folgebewegungen betrachteten und manchmal mit Folgebewegungen und zusätzlichen Sakkaden. Beim abschließenden Vergleich der Geschwindigkeitsurteile kamen wir zu einem überraschenden Ergebnis: Die ProbandInnen hatten die Geschwindigkeit des Lichtpunktes anders eingeschätzt, wenn eine zusätzliche Sakkade auftrat. Waren die Augen zu Beginn der Bewegung zu langsam und eine Sakkade war nötig, um den Lichtpunkt einzuholen, wurde die gleiche physikalische Geschwindigkeit als signifikant schneller eingeschätzt. War die Sakkade dagegen nötig, um rückwärts zum Lichtpunkt zurückzuspringen, wurde die Bewegung langsamer eingeschätzt. Dies zeigt: Während Sakkaden ist die bewusste Wahrnehmung zwar unterdrückt, aber trotzdem verfälschen Sakkaden systematisch die Korrektur der Projektionsfehler und der wahrgenommenen Geschwindigkeit. Um zu vermeiden, dass sich diese Verfälschung negativ auf unsere Interaktion mit der Umwelt auswirkt, muss das Gehirn erneut eingreifen. In der kritischen Phase von Handlungen, die bewegte Objekte betreffen, beispielsweise dem Fangen eines Balls, werden Sakkaden daher aktiv vom Gehirn vermieden (Goettker et al., 2019).

Kein Musterschüler, aber dennoch erfolgreich. Die Informationsverarbeitung unseres Gehirns ist wahnsinnig komplex, wie wir am Beispiel der Wahrnehmung von bewegten Objekten und Geschwindigkeiten erkennen können. Durch Bild 3: Das Gehirn ist vielleicht kein Ass in Physik, dafür aber ziemlich einfallsreich.Bild 3: Das Gehirn ist vielleicht kein Ass in Physik, dafür aber ziemlich einfallsreich.Herausforderungen, wie die beschriebenen Probleme der Sehschärfe, Bewegung und Netzhautprojektion, ist das Gehirn nicht in der Lage, unsere Wahrnehmung der Umwelt nach den Regeln der Physik zu berechnen. Stattdessen hat es aber gelernt, mit diesen Problemen umzugehen und ein Arsenal an Kompensationsmechanismen entwickelt. Das Gehirn ist vielleicht kein Ass in Physik, dafür aber ziemlich einfallsreich.

Bildquellen

Bild 1: Shutterbug75 via Pixabay (https://pixabay.com/de/photos/verwischen-pendeln-lokomotive-metro-1239439/, Lizenz:https://pixabay.com/de/service/license/).

Bild 2: Eigentum des Autors.

Bild 3: chenspec via Pixabay (https://pixabay.com/de/illustrations/die-gl%C3%BChbirne-gehirn-geist-566..., Lizenz: https://pixabay.com/de/service/license/).

Literaturverzeichnis

Binda, P., & Morrone, M. C. (2018). Vision during saccadic eye movements. Annual Review of Vision Science, 4, 193-213. doi:10.1146/annurev-vision-091517-034317

Fechner, G. T. (1860). Elemente der Psychophysik (Vol. 2). Breitkopf u. Härtel.

Fooken, J., & Spering, M. (2020). Eye movements as a readout of sensorimotor decision processes. Journal of Neurophysiology, 123(4), 1439-1447. doi: 10.1152/jn.00622.2019

Gellman, R. S., & Carl, J. R. (1991). Motion processing for saccadic eye movements in humans. Experimental Brain Research, 84(3), 660-667. doi: 10.1007/BF00230979

Gilchrist, I. (2011). Saccades. In The Oxford handbook of eye movements. Oxford University Press.

Goettker, A., Braun, D. I., Schütz, A. C., & Gegenfurtner, K. R. (2018). Execution of saccadic eye movements affects speed perception. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(9), 2240-2245. doi: 10.1073/pnas.1704799115

Goettker, A., Braun, D. I., & Gegenfurtner, K. R. (2019). Dynamic combination of position and motion information when tracking moving targets. Journal of Vision, 19(7), 1-22. doi: 10.1167/19.7.2

Goettker, A., Brenner, E., Gegenfurtner, K. R., & de la Malla, C. (2019). Corrective saccades influence velocity judgments and interception. Scientific Reports, 9(1), 1-12. doi: 10.1038/s41598-019-41857-z

Lisberger, S. G. (2015). Visual guidance of smooth pursuit eye movements. Annual Review of Vision Science, 1, 447-468. doi: 10.1146/annurev-vision-082114-035349

Yarbus, A. L. (1967). Eye movements during perception of complex objects. In Eye Movements and Vision (pp. 171-211). Springer, Boston, MA.

AutorInnen

Artikelschlagwörter

Facebook