(MIT) Es ist ein Rätsel, das Wissenschaftlern seit über 100 Jahren verborgen bleibt: Warum sehen zwei gleichfarbige Formen unterschiedlich aus, wenn sie auf einem Hintergrund mit Farbverlauf platziert werden? Schauen Sie sich einfach das Bild oben an: Die beiden Kreise haben die gleiche Farbe.
Unsere Wahrnehmung von Farbtönen (und Farben) verändert sich je nach ihrem visuellen Kontext, ein Prozess, der als bekannt ist gleichzeitiger Helligkeitskontrast . Wenn eine Form von etwas Dunklem umgeben ist, nehmen wir sie als heller wahr, als wenn sie von helleren Farbtönen umgeben wäre.
Der Effekt wird seit Jahrhunderten von Künstlern erforscht, und seit mindestens dem 19. Jahrhundert finden auch verschiedene systematische Untersuchungen darüber statt, wie wir Farbtöne im Kontrast zueinander wahrnehmen. Aber nicht alle Fragen wurden beantwortet.
Wo genau liegt der Fehler bei der Schaffung dieser visuellen Lügen? Täuschen uns unsere Augen? Nimmt das Gehirn faule Abkürzungen?
Einige Wissenschaftler glauben, dass dieser visuelle Trick auf eine hochgradige visuelle Verarbeitung zurückzuführen ist: Unser Gehirn liefert uns unter Berücksichtigung der Licht- und Umgebungsbedingungen eine genaue Interpretation dessen, was unsere Augen wahrnehmen.
Doch neue Forschungsergebnisse, die diesen visuellen Fehler in einer Reihe von Studien untersucht haben, legen etwas anderes nahe. Zunächst unterwarfen die Forscher 27 freiwillige Doktoranden einer Reihe speziell entwickelter Sehtests, einschließlich der Präsentation subtil unterschiedlicher Bilder für die Augen jedes Freiwilligen.
Um zu testen, ob unsere Interpretation dessen, was wir sehen, auf wahrgenommenen Schattierungen oder auf tatsächlich emittierten Lichtstärken (Luminanz) beruht, präsentierte das Team seinen Probanden eine Illusion wie die folgende.
„Wir haben eine Version erstellt, bei der die Seite mit der eigentlich höheren Leuchtdichte als dunkler wahrgenommen wurde und umgekehrt“, beschrieben die Forscher in ihrer Arbeit.
Das haben sie gesehen:
(Sinha et al., Vision Research, 2020)
„Dies ist das Gegenteil von dem, was bei Standard-Simultankontrastanzeigen passiert, bei denen ein Punkt auf einem dunklen Hintergrund heller erscheint als ein Punkt auf einem hellen Hintergrund.“ erklärt Computerneurowissenschaftler Pawan Sinha vom MIT.
Es stellt sich heraus, dass die Leuchtdichte, auch wenn wir uns ihrer nicht immer bewusst sind, zu unseren Helligkeitsschätzungen beiträgt, was darauf hindeutet, dass für diese Beurteilung der Kontraste keine hochrangigen Denkprozesse erforderlich sind.
Das Team fand heraus, dass unsere Schätzungen der Helligkeit sehr früh in unserem visuellen Verarbeitungsweg erfolgen, bevor die Informationen beider Augen überhaupt in unserem Gehirn zusammengeführt werden
„Unsere Experimente deuten darauf hin, dass es sich hierbei um ein Phänomen auf untergeordneter Ebene handelt“, sagte Sinha.
„Das ist etwas, worauf das visuelle System von Geburt an vorbereitet ist.“
(Sinha et al., Vision Research, 2020)
Um die Implikationen der ersten beiden Studien zu testen, wurde neun Kindern im Alter zwischen 8 und 17 Jahren, die nach einer Kataraktoperation erstmals wieder sehen konnten, die Illusion gezeigt.
„Die Vorhersage lautete, dass, wenn die Helligkeitsschätzung wirklich ein angeborener Mechanismus ist, Kinder, die von Geburt an blind waren, gleich nach Beginn des Sehvermögens der gleichzeitigen Kontrastillusion zum Opfer fallen sollten“, sagt Sinha erklärt .
Genau das ist passiert. Nur 24 bis 48 Stunden nach der Entfernung der chirurgischen Verbände verfielen die Kinder der Illusion, die zeigt, dass diese Wahrnehmung nicht im Laufe der Zeit erlernt oder durch frühere Erfahrungen beeinflusst wurde.
Sinha wies darauf hin, dass ihre Schlussfolgerungen mit anderen aus Helligkeitsstudien übereinstimmen, aber es gibt einige Aspekte dieser Illusionen, die das Team immer noch nicht erklären kann. Dies kann bedeuten, dass in späteren Stadien auch andere Prozesse im Gehirn beteiligt sind, aber sie sind jetzt zuversichtlich, dass Kontrastschätzungen einen angeborenen Mechanismus zu Beginn der Sehbahn beinhalten.
„Viele der Phänomene, die wir so schnell hochrangigen Schlussfolgerungsprozessen zuschreiben, können tatsächlich in einigen sehr einfachen Schaltkreismechanismen des Gehirns instanziiert werden, die von Natur aus verfügbar sind“, sagt Sinha abgeschlossen .
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Sehforschung .