Grundlagen der Allgemeinen Psychologie: Wahrnehmungspsychologie. Herbstsemester (aktualisiert) Prof. Dr. Adrian Schwaninger

Grundlagen der Allgemeinen Psychologie: Wahrnehmungspsychologie Herbstsemester 2011 26.09.2011 (aktualisiert) Prof. Dr. Adrian Schwaninger Überblick...
Author: Miriam Ritter
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Grundlagen der Allgemeinen Psychologie: Wahrnehmungspsychologie Herbstsemester 2011 26.09.2011 (aktualisiert)

Prof. Dr. Adrian Schwaninger

Überblick  



Einleitung Philosophische Überlegungen  Phänomenales und Physikalisches  Das Leib-Seele Problem Psychophysik  Wichtigster Vorläufer: E.H. Weber  Begründer der Psychophysik: G.T. Fechner  Empfindungsschwellen (absolute Schwelle und Unterschiedsschwelle)  Signaldetektionstheorie

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Absolute Schwelle Definition: Mindeststimulation, die erforderlich ist, um einen bestimmten Reiz erstmals wahrzunehmen. Beispiele: Modaliät

Absolute Schwelle

Licht

Die Flamme einer Kerze auf ca. 50 km Entfernung in einer dunklen, klaren Nacht

Schall

Das Ticken einer Uhr ohne Umgebungsgeräusche aus ca. 6 m Entfernung

Geschmack

Ein Teelöffel Zucker auf ca. 7.6 Liter Wasser

Geruch

Ein Tropfen Parfüm, verteilt in einer 3Zimmer Wohnung

Berührung

Flügel einer Biene, der aus ca. 1 cm Entfernung auf die Wange fällt

Bild: Daniela Frauenknecht, ZHdK 2009 3

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Der empirische Verlauf (in Studien gemessene Verlauf, grün in der Abbildung) entspricht nicht dem theoretischen Verlauf (blau in der Abbildung). Gründe: Aufmerksamkeitsschwankungen, Müdigkeit, sensorische Adaptation (siehe später), Fehlalarme (siehe später Theorie der Signaldetektion), Fluktuation des Reizes, etc. Oft wird die absolute Schwelle daher definiert als Mindeststimulation, die erforderlich ist, um einen bestimmten Reiz in mindestens 50% der Fälle wahrzunehmen.

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Erkennungsrate in % (Ja-Reaktionen)

Absolute Schwelle Theoretischer Verlauf

Empirischer Verlauf

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Unterschiedsschwelle 





Definition: Minimaler Unterschied zwischen zwei Reizen (R), der erforderlich ist, damit er erkannt wird. Wir erleben die Unterschiedsschwelle als den eben noch merklichen Unterschied. Webergesetz: R

R

400g

410g

R

R = 10g

1 R 10   R 400 40

 const.

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Weberkonstante (R/R) Weberkonstante für verschiedene Sinnesmodalitäten: Modalität

Weberkonstante (R/R)

Lichtintensität

0.08

Lautstärke

0.04

Geschmack (salzig)

0.08

Angehobenes Gewicht

0.025

Elektroschock

0.01

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Der empirische Verlauf (in Studien gemessene Verlauf, grün in der Abbildung) entspricht nicht dem theoretischen Verlauf (blau in der Abbildung). Gründe: Aufmerksamkeitsschwankungen, Müdigkeit, sensorische Adaptation (siehe später), Fehlalarme (siehe später Theorie der Signaldetektion), Fluktuation des Reizes, etc. Oft wird die Unterschiedsschwelle daher definiert als minimaler Unterschied zwischen zwei Reizen, der erforderlich ist, damit er in 50% der Fälle erkannt wird.

Erkennungsrate in % (Ja-Reaktionen)

Unterschiedsschwelle Theoretischer Verlauf

Empirischer Verlauf

kleiner

Unterschiedsschwelle

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grösser

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Sensorische Adaptation  





Definition: Verminderte Sensibilität als Folge konstanter Stimulation. Beispiele:  Muffiger Geruch in einem Zimmer nimmt man mit der Zeit nicht mehr wahr.  Wasser im Schwimmbad erscheint zunächst sehr kalt und wird dann angenehm empfunden.  Helles Sonnenlicht blendet mit der Zeit weniger stark  Verschieben der Armbanduhr am Arm wird mit der Zeit nicht mehr wahrgenommen. Sensorische Adaptation versetzt uns in die Lage, uns auf informative Veränderungen zu konzentrieren, ohne uns von der nicht informativen konstanten Stimulation durch Kleider, Gerüche, Strassenlärm etc. ablenken zu lassen. Wir nehmen die Welt nicht so wahr wie sie ist, sondern so, wie es für uns nützlich ist, sie wahrzunehmen.

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Überblick  



Einleitung Philosophische Überlegungen  Phänomenales und Physikalisches  Das Leib-Seele Problem Psychophysik  Wichtigster Vorläufer: E.H. Weber  Begründer der Psychophysik: G.T. Fechner  Empfindungsschwellen (absolute Schwelle und Unterschiedsschwelle)  Signaldetektionstheorie

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Signaldetektionstheorie 





Die Signaldetektionstheorie (SDT) gehört zum Methodeninventar der Psychophysik und wurde von Green und Swets (1966) begründet. Sie wurde in den folgenden Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt (siehe MacMillan & Creelman, 1991) und wird sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der angewandten Forschung in verschiedensten Bereichen eingesetzt. Die Theorie der Signaldetektion zeigt, dass unsere persönlichen absoluten Schwellen abhängig von der Stärke des Signals sind, aber auch von unseren Erfahrungen, Erwartungen und der eigenen Motivation und Aufmerksamkeit.

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Beispiele 





Sicherheitskontrollen an Flughäfen: Sicherheitspersonal muss anhand des Röntgenbildes entscheiden, ob ein Gepäck OK oder NICHT OK ist. Medizinische Diagnostik: Ein Dermatologe muss entscheiden, ob eine Hautveränderung gut- oder bösartig ist. Flugzeugwartung: Ein Wartungsmitarbeiter muss entscheiden, ob eine kleine rissartige Veränderung in einer Turbine repariert werden muss.

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Signaldetektionstheorie  

Beispiel: Sicherheitskontrolle am Flughafen. Für jedes Röntgenbild eines Gepäcks muss entschieden werden, ob es OK oder NICHT OK ist.

Antwort „OK“ Antwort „NICHT OK“ Summe

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Gepäck OK

Gepäck NICHT OK

Korrekte Zurückweisung (Correct Rejection )

Verpasser (Miss)

Fehlalarm (False Alarm)

Treffer (Hit)

100%

100%

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Signaldetektionstheorie ROC Kurven

A2

B

B2

liberal

A Trefferrate (TR)

C

TR

FR

d'

99%

1%

4.65

Fehlalarmrate (FR)

neutral

90% 78% 0.51 75% 57% 0.50

konservativ

Kriterium

90% 11% 2.51

70% 70% 0.00 50% 50% 0.00 30% 30% 0.00

Veränderungen des Kriteriums sind illustriert mit A2 und B2 Prof. Dr. Adrian Schwaninger

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Signaldetektionstheorie 



   

Die Trefferrate alleine sagt wenig aus. Eine hohe Trefferrate wird auch erreicht, wenn die meisten Gepäckstücke als „NICHT OK“ eingestuft werden (Personen B und C in der Abbildung) d‘ ist ein valides Mass für die Erkennungsleistung, weil es die Treffer und Fehlarmrate berücksichtigt: d‘ = z(Trefferrate) – z(Fehlalarmrate) Berechnung in Microsoft Excel Englische Version =NORMSINV(Trefferrate)-NORMSINV(Fehlalarmrate) Berechnung in Microsoft Excel Deutsche Version =STANDNORMINV(Trefferrate)-STANDNORMINV(Fehlalarmrate) ROC (Receiver Operating Characteristic) Kurven geben an, wie gut die Detektionsleistung d‘ ist. Die Position auf der ROC Kurve (Kriterium) kann sich schnell verändern, obwohl die Erkennungsleistung d‘ gleich bleibt (siehe A2 und B2).

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Signaldetektionstheorie  



Die Detektionsleistung d‘ (Sensitivität) hängt ab von individuellen Fähigkeiten und Training. Sie verändert sich nicht sehr schnell. Im Gegensatz dazu kann sich das Kriterium (Position auf der ROC Kurve) sehr schnell verändern, weil es abhängig ist von subjektiven Kosten / Nutzen Abwägungen, Arbeitsmotivation, der eingeschätzten Auftretenswahrscheinlichkeit u.a. ist. Beispiele:  Am 11. September 2001 hat sich das Kriterium von vielen Sicherheitsbeauftragten bei Sicherheitskontrollen an Flughäfen sofort verschoben, weil die subjektiv eingeschätzte Auftretenswahrscheinlichkeit eines Terroranschlages massiv gestiegen ist.  Wird ein berühmter Politiker auf Hautkrebs untersucht, so verschiebt sich das Kriterium u.U. beim untersuchenden Arzt, weil die subjektiven Kosten einer Fehldiagnose für ihn sehr hoch sind.  Durch eine tiefe Arbeitsmotivation verschiebt sich das Kriterium bei einem Arbeiter der Flugzeugwartung so, dass er nur bei gut sichtbaren Rissen in Triebwerken eine genauere Abklärung anordnet. 15

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Überblick 



Wahrnehmung: Sinnesorgane  Prozesse und Grundprinzipien  Sehen  Hören  Riechen  Schmecken  Fühlen Wahrnehmung: Organisation und Interpretation  Selektive Aufmerksamkeit  Wahrnehmungstäuschungen  Wahrnehmungsorganisation  Wahrnehmungsinterpretation

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Transduktion: Enkodierung physikalischer Energie als neuronale Signale

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Prozesse der Wahrnehmung  









Empfindung: Prozess, bei dem unsere Sinnesrezeptoren und unser Nervensystem Reizenergien aus unserer Umwelt empfangen und darstellen. Wahrnehmung: Prozess, bei dem die sensorischen Informationen organisiert und interpretiert werden; dies ermöglicht uns, die Bedeutung von Gegenständen und Ereignissen zu erkennen. Obwohl wir aus analytischen und deskriptiven Gründen Empfindung und Wahrnehmung getrennt definieren, sind beide in Wirklichkeit Bestandteile eines kontinuierlichen Prozesses. Transduktion: Umwandlung einer Energieform in eine andere; Im sensorischen Bereich die Umwandlung von Reizenergien (wie Sehreize, Töne und Gerüche) in Nervenimpulse, die unser Gehirn interpretieren kann Bottom-up-Verarbeitung (aufsteigende, datengesteuerte Informationsverarbeitung): Analyse, die mit den Sinnesrezeptoren beginnt und aufsteigend bis zur Integration der sensorischen Information durch das Gehirn erfolgt. Top-down-Verarbeitung (absteigende, konzeptgesteuerte Informationsverarbeitung): Informationsverarbeitung, gesteuert durch höhere mentale Prozesse, beispielsweise wenn wir Wahrnehmungen aufgrund unserer Erfahrungen und Erwartungen interpretieren.

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Beispiel für Bottom-Up und Top-Down Verarbeitung

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Beispiel für Bottom-Up und Top-Down Verarbeitung

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Grundprinzipien sensorischer Wahrnehmung 



Das Wahrnehmungssystem ist ausgerichtet auf das Überleben und Fortbestehen der jeweiligen Spezies in der natürlichen Umgebung in welcher die Evolution stattfand. Beispiele:  Eine weibliche Seidenraupenmotte muss nur ein Milliardstel Gramm eines Botenstoffes pro Sekunde absondern, um jede männliche Seidenraupenmotte im Umkreis von 1 km anzulocken.  Fledermäuse und Delphine orten ihre Beute mit Sonar (durch Entfernungsschätzung der vom Objekt zurückgeworfenen Schallwellen)  Frösche reagieren auf kleine, dunkle Objekte in Bewegung. Ein Frosch könnte verhungern, wenn er in einem leeren Raum mit vielen toten unbeweglichen Fliegen steht.

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Menschliche Wahrnehmung und elektromagnetisches Spektrum Wir Menschen nehmen nur den Teil des elektromagnetischen Spektrums wahr, welcher in der Evolution für unser Überleben und Forbestehen relevant war. Röntgenstrahlen, Radiowellen, UV- und Infrarotlicht sowie Schallwellen sehr hoher und niedriger Frequenz nehmen wir nicht wahr.

Wellenlänge in Nanometer (ein Milliardstel Meter) Prof. Dr. Adrian Schwaninger

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