Wahrnehmung (Theorie der Informationsverarbeitung)

Wahrnehmung (Mustererkennung) bezieht sich auf die Zuweisung von Bedeutung zu Umwelteinflüssen, die über die Sinne empfangen werden. Damit eine Eingabe wahrgenommen werden kann, muss sie in einem oder mehreren der sensorischen Register gehalten und mit Wissen im LZG verglichen werden.

Die Gestalttheorie war eine frühe kognitive Sichtweise, die viele Annahmen des Behaviorismus in Frage stellte. Obwohl die Gestalttheorie nicht mehr tragfähig ist, bot sie wichtige Prinzipien, die in aktuellen Auffassungen von Wahrnehmung und Lernen zu finden sind. Diese Theorie wird im Folgenden erläutert, gefolgt von einer Diskussion der Wahrnehmung aus einer informationsverarbeitenden Perspektive.

Die Gestaltbewegung begann mit einer kleinen Gruppe von Psychologen im frühen zwanzigsten Jahrhundert in Deutschland. Im Jahr 1912 schrieb Max Wertheimer einen Artikel über Scheinbewegung. Der Artikel war unter deutschen Psychologen von Bedeutung, hatte aber keinen Einfluss in den Vereinigten Staaten, wo die Gestaltbewegung noch nicht begonnen hatte. Die anschließende Veröffentlichung von Kurt Koffkas “The Growth of the Mind” (1924) und Wolfgang Köhlers “The Mentality of Apes” (1925) auf Englisch trug dazu bei, dass sich die Gestaltbewegung in den Vereinigten Staaten ausbreitete. Viele Gestaltpsychologen, darunter Wertheimer, Koffka und Köhler, wanderten schließlich in die Vereinigten Staaten aus, wo sie ihre Ideen auf psychologische Phänomene anwandten.

In einer typischen Demonstration des perzeptuellen Phänomens der Scheinbewegung werden zwei nahe beieinander liegende Linien nacheinander für einen Bruchteil einer Sekunde mit einem kurzen Zeitintervall zwischen jeder Darbietung gezeigt. Ein Beobachter sieht nicht zwei Linien, sondern eine einzelne Linie, die sich von der zuerst gezeigten Linie zur zweiten gezeigten Linie bewegt. Die zeitliche Abstimmung der Demonstration ist entscheidend. Wenn das Zeitintervall zwischen der Darbietung der beiden Linien zu lang ist, sieht der Beobachter die erste Linie und dann die zweite, aber keine Bewegung. Wenn das Intervall zu kurz ist, sieht der Beobachter zwei Linien nebeneinander, aber keine Bewegung.

Diese Scheinbewegung wird als Phi-Phänomen bezeichnet und demonstriert, dass subjektive Erfahrungen nicht durch Bezugnahme auf die beteiligten objektiven Elemente erklärt werden können. Beobachter nehmen Bewegung wahr, obwohl keine stattfindet. Die phänomenologische Erfahrung (Scheinbewegung) unterscheidet sich von der sensorischen Erfahrung (Darbietung von Linien). Der Versuch, dieses und verwandte Phänomene zu erklären, veranlasste Wertheimer, psychologische Erklärungen der Wahrnehmung als Summe der eigenen sensorischen Erfahrungen in Frage zu stellen, da diese Erklärungen die einzigartige Ganzheit der Wahrnehmung nicht berücksichtigten.

Bedeutsamkeit der Wahrnehmung

Stellen Sie sich eine Frau namens Betty vor, die 1,50 Meter groß ist. Wenn wir Betty aus der Ferne betrachten, ist unser Netzhautbild viel kleiner als wenn wir Betty aus der Nähe betrachten. Dennoch ist Betty 1,50 Meter groß, und wir wissen das, unabhängig davon, wie weit sie entfernt ist. Obwohl die Wahrnehmung (Netzhautbild) variiert, bleibt die Bedeutung des Bildes konstant.

Das deutsche Wort Gestalt lässt sich mit “Form”, “Figur”, “Gestalt” oder “Konfiguration” übersetzen. Das Wesen der Gestaltpsychologie ist, dass Objekte oder Ereignisse als organisierte Ganzheiten betrachtet werden (Köhler, 1947/1959). Die grundlegende Organisation beinhaltet eine Figur (worauf man sich konzentriert) vor einem Grund (dem Hintergrund). Was bedeutsam ist, ist die Konfiguration, nicht die einzelnen Teile (Koffka, 1922). Ein Baum ist keine zufällige Ansammlung von Blättern, Ästen, Wurzeln und Stamm; er ist eine bedeutungsvolle Konfiguration dieser Elemente. Beim Betrachten eines Baumes konzentrieren sich die Menschen typischerweise nicht auf einzelne Elemente, sondern auf das Ganze. Das menschliche Gehirn verwandelt die objektive Realität in mentale Ereignisse, die als bedeutungsvolle Ganzheiten organisiert sind. Diese Fähigkeit, Dinge als Ganzes zu betrachten, ist eine angeborene Qualität, obwohl die Wahrnehmung durch Erfahrung und Training modifiziert wird (Köhler, 1947/1959; Leeper, 1935).

Die Gestalttheorie wurde ursprünglich auf die Wahrnehmung angewendet, aber als ihre europäischen Befürworter in die Vereinigten Staaten kamen, fanden sie eine Betonung des Lernens vor. Die Anwendung von Gestalt-Ideen auf das Lernen war nicht schwierig. In der Gestalt-Sichtweise ist Lernen ein kognitives Phänomen, das die Reorganisation von Erfahrungen in unterschiedliche Wahrnehmungen von Dingen, Menschen oder Ereignissen beinhaltet (Koffka, 1922, 1926). Viel menschliches Lernen ist einsichtig, was bedeutet, dass die Transformation von Unwissenheit zu Wissen schnell erfolgt. Wenn Individuen mit einem Problem konfrontiert werden, finden sie heraus, was bekannt ist und was bestimmt werden muss. Dann denken sie über mögliche Lösungen nach. Einsicht tritt auf, wenn Menschen plötzlich “sehen”, wie sie das Problem lösen können.

Gestalt-Theoretiker waren sich mit Watson und anderen Behavioristen über die Rolle des Bewusstseins uneinig. In der Gestalttheorie treten bedeutungsvolle Wahrnehmung und Einsicht nur durch bewusstes Gewahrsein auf. Gestaltpsychologen bestritten auch die Idee, dass komplexe Phänomene in elementare Teile zerlegt werden können. Behavioristen betonten Assoziationen: Das Ganze ist gleich der Summe der Teile. Gestaltpsychologen waren der Ansicht, dass das Ganze bedeutungsvoll ist und die Bedeutung verliert, wenn es auf einzelne Komponenten reduziert wird. (Im Eingangsszenario verliert “x” die Bedeutung, wenn es nicht mit umfassenderen Kategorien in Verbindung gebracht werden kann.) Stattdessen ist das Ganze größer als die Summe seiner Teile. Interessanterweise stimmten Gestaltpsychologen mit Behavioristen darin überein, die Introspektion abzulehnen, aber aus einem anderen Grund. Behavioristen betrachteten sie als einen Versuch, das Bewusstsein zu studieren; Gestalt-Theoretiker waren der Ansicht, dass es unangemessen sei, Wahrnehmungen zu modifizieren, um der objektiven Realität zu entsprechen. Menschen, die Introspektion nutzten, versuchten, die Bedeutung von der Wahrnehmung zu trennen, während Gestaltpsychologen glaubten, dass die Wahrnehmung bedeutungsvoll sei.

Organisationsprinzipien

Die Gestalttheorie postuliert, dass Menschen Prinzipien verwenden, um ihre Wahrnehmungen zu organisieren. Einige der wichtigsten Prinzipien sind die Figur-Grund-Beziehung, Nähe, Ähnlichkeit, gemeinsame Richtung, Einfachheit und Geschlossenheit (Koffka, 1922; Köhler, 1926, 1947/1959).

Das Prinzip der Figur-Grund-Beziehung postuliert, dass jedes Wahrnehmungsfeld in eine Figur vor einem Hintergrund unterteilt werden kann. Solche hervorstechenden Merkmale wie Größe, Form, Farbe und Tonhöhe unterscheiden eine Figur von ihrem Hintergrund. Wenn Figur und Grund mehrdeutig sind, können Wahrnehmende die sensorische Erfahrung alternativ auf die eine oder andere Weise organisieren.

Das Prinzip der Nähe besagt, dass Elemente in einem Wahrnehmungsfeld als zusammengehörig betrachtet werden, je nach ihrer Nähe zueinander in Raum oder Zeit. Die meisten Menschen werden die Linien in Abbildung 5.3b als drei Gruppen von je drei Linien betrachten, obwohl andere Arten der Wahrnehmung dieser Konfiguration möglich sind. Dieses Prinzip der Nähe ist auch an der Wahrnehmung von Sprache beteiligt. Menschen hören (organisieren) Sprache als eine Reihe von Wörtern oder Phrasen, die durch Pausen getrennt sind. Wenn Menschen unbekannte Sprachlaute hören (z. B. Fremdsprachen), haben sie Schwierigkeiten, Pausen zu erkennen.

Das Prinzip der Ähnlichkeit bedeutet, dass Elemente, die in Aspekten wie Größe oder Farbe ähnlich sind, als zusammengehörig wahrgenommen werden. Beim Betrachten von Abbildung c. neigen die Menschen dazu, eine Gruppe von drei kurzen Linien zu sehen, gefolgt von einer Gruppe von drei langen Linien und so weiter. Nähe kann Ähnlichkeit überwiegen; wenn unähnliche Reize näher beieinander liegen als ähnliche (Abbildung d.), neigt das Wahrnehmungsfeld dazu, in vier Gruppen von je zwei Linien organisiert zu werden.

Das Prinzip der gemeinsamen Richtung impliziert, dass Elemente, die ein Muster bilden oder in die gleiche Richtung fließen, als eine Figur wahrgenommen werden. Die Linien in Abbildung e. werden höchstwahrscheinlich als Bildung eines deutlichen Musters wahrgenommen. Das Prinzip der gemeinsamen Richtung gilt auch für eine alphabetische oder numerische Reihe, in der eine oder mehrere Regeln die Reihenfolge der Elemente definieren. So ist der nächste Buchstabe in der Reihe abdeghjk m, wie durch die Regel bestimmt: Beginnen Sie mit dem Buchstaben a und gehen Sie sequentiell durch das Alphabet, listen Sie zwei Buchstaben auf und lassen Sie einen aus.

Das Prinzip der Einfachheit besagt, dass Menschen ihre Wahrnehmungsfelder in einfachen, regelmäßigen Merkmalen organisieren und dazu neigen, gute Gestalten zu bilden, die Symmetrie und Regelmäßigkeit umfassen. Diese Idee wird durch das deutsche Wort Prägnanz erfasst, das grob übersetzt “Bedeutsamkeit” oder “Präzision” bedeutet. Es ist am wahrscheinlichsten, dass Individuen die visuellen Muster in Abbildung f. als ein geometrisches Muster sehen, das ein anderes überlappt, und nicht als mehrere unregelmäßig geformte geometrische Muster. Das Prinzip der Geschlossenheit bedeutet, dass Menschen unvollständige Muster oder Erfahrungen ausfüllen. Trotz der fehlenden Linien in dem in Abbildung g. gezeigten Muster neigen die Menschen dazu, das Muster zu vervollständigen und ein bedeutungsvolles Bild zu sehen.

Viele der in der Gestalttheorie enthaltenen Konzepte sind für unsere Wahrnehmungen relevant; Gestaltprinzipien sind jedoch recht allgemein und befassen sich nicht mit den tatsächlichen Mechanismen der Wahrnehmung. Zu sagen, dass Individuen ähnliche Elemente als zusammengehörig wahrnehmen, erklärt nicht, wie sie Elemente überhaupt als ähnlich wahrnehmen. Gestaltprinzipien sind aufschlussreich, aber vage und nicht erklärend. Die Forschung unterstützt einige der Gestaltvorhersagen nicht. Kubovy und van den Berg (2008) fanden heraus, dass die gemeinsame Wirkung von Nähe und Ähnlichkeit gleich der Summe ihrer getrennten Wirkungen war, nicht größer als sie, wie die Gestalttheorie vorhersagt. Informationsverarbeitungsprinzipien, die als nächstes erörtert werden, sind klarer und liefern eine bessere Erklärung der Wahrnehmung.

Umwelteinflüsse werden über die Sinne wahrgenommen und empfangen: Sehen, Hören, Tasten, Riechen und Schmecken. Informationstheoretische Ansätze gehen davon aus, dass jeder Sinn sein eigenes Register hat, das Informationen kurzzeitig in derselben Form speichert, in der sie empfangen werden (z. B. visuelle Informationen in visueller Form, auditive Informationen in auditiver Form). Informationen verbleiben nur Bruchteile von Sekunden im sensorischen Register. Einige sensorische Inputs werden zur Weiterverarbeitung in den Arbeitsspeicher (WM) übertragen. Andere Inputs werden gelöscht und durch neue Inputs ersetzt. Die sensorischen Register arbeiten parallel, da mehrere Sinne gleichzeitig und unabhängig voneinander aktiviert werden können. Die beiden sensorischen Gedächtnisse, die am intensivsten erforscht wurden, sind das ikonische (visuelle) und das echoische (auditive) Gedächtnis (Neisser, 1967).

In einem typischen Experiment zur Untersuchung des ikonischen Gedächtnisses präsentieren Forscher den Lernenden kurzzeitig (z. B. 50 Millisekunden) Buchstabenreihen und bitten sie, so viele wie möglich zu berichten. Sie berichten üblicherweise nur vier bis fünf Buchstaben aus einer Reihe. Frühe Arbeiten von Sperling (1960) lieferten Einblicke in die ikonische Speicherung. Sperling präsentierte den Lernenden Buchstabenreihen und forderte sie dann auf, Buchstaben aus einer bestimmten Reihe zu berichten. Sperling schätzte, dass sie sich nach der Darbietung der Reihe etwa neun Buchstaben merken konnten. Das sensorische Gedächtnis konnte mehr Informationen speichern als bisher angenommen, aber während die Teilnehmer Buchstaben abriefen, verblassten die Spuren anderer Buchstaben schnell. Sperling fand auch heraus, dass der Abruf umso schlechter war, je mehr Zeit zwischen dem Ende der Präsentation der Reihe und dem Beginn des Abrufs verging. Dieser Befund stützt die Vorstellung, dass Vergessen den Zerfall von Spuren oder den Verlust eines Reizes aus einem sensorischen Register im Laufe der Zeit beinhaltet.

Forscher debattieren darüber, ob das Ikon tatsächlich ein Gedächtnisspeicher oder ein persistierendes Bild ist. Sakitt argumentierte, dass sich das Ikon in den Stäbchen der Netzhaut des Auges befindet (Sakitt, 1976; Sakitt & Long, 1979). Die aktive Rolle des Ikons bei der Wahrnehmung wird vermindert (aber nicht beseitigt), wenn das Ikon eine physische Struktur ist, obwohl nicht alle Forscher Sakitts Position zustimmen.

Es gibt Hinweise auf ein echoisches Gedächtnis, das in seiner Funktion dem ikonischen Gedächtnis ähnlich ist. Studien von Darwin, Turvey und Crowder (1972) sowie von Moray, Bates und Barnett (1965) ergaben vergleichbare Ergebnisse wie Sperling (1960). Die Forschungsteilnehmer hörten gleichzeitig drei oder vier Aufnahmesätze und wurden dann gebeten, einen zu berichten. Die Ergebnisse zeigten, dass das echoische Gedächtnis in der Lage ist, mehr Informationen zu speichern, als abgerufen werden können. Ähnlich wie bei ikonischen Informationen zerfallen Spuren echoischer Informationen schnell nach dem Entfernen der Reize. Der echoische Zerfall ist nicht ganz so schnell wie der ikonische, aber Zeiträume von mehr als 2 Sekunden zwischen dem Ende der Reizdarbietung und dem Beginn des Abrufs führen zu einem schlechteren Abruf.

Wahrnehmung erfolgt durch Bottom-up- und Top-down-Verarbeitung (Matlin, 2009). Bei der Bottom-up-Verarbeitung werden physische Eigenschaften von Reizen von sensorischen Registern empfangen, und diese Informationen werden an das Arbeitsgedächtnis (WM) weitergeleitet, um sie mit Informationen im Langzeitgedächtnis (LTM) zu vergleichen und Bedeutungen zuzuweisen. Umweltinputs haben greifbare physische Eigenschaften. Unter der Annahme eines normalen Farbsehens wird jeder, der einen gelben Tennisball betrachtet, ihn als gelbes Objekt erkennen, aber nur diejenigen, die mit Tennis vertraut sind, werden ihn als Tennisball erkennen. Die Arten von Informationen, die Menschen erworben haben, sind für die unterschiedlichen Bedeutungen verantwortlich, die sie Objekten zuweisen.

Aber die Wahrnehmung wird nicht nur von objektiven Merkmalen beeinflusst, sondern auch von früheren Erfahrungen und Erwartungen. Top-down-Verarbeitung bezieht sich auf den Einfluss unseres Wissens und unserer Überzeugungen auf die Wahrnehmung (Matlin, 2009). Auch motivationale Zustände sind wichtig. Die Wahrnehmung wird davon beeinflusst, was wir wahrnehmen wollen und hoffen. Wir nehmen oft das wahr, was wir erwarten, und nehmen nicht wahr, was wir nicht erwarten. Haben Sie jemals gedacht, Sie hätten Ihren Namen gehört, nur um festzustellen, dass ein anderer Name gerufen wurde? Während Sie an einem öffentlichen Ort auf einen Freund warten oder eine Bestellung in einem Restaurant abholen, hören Sie möglicherweise Ihren Namen, weil Sie erwarten, ihn zu hören. Außerdem nehmen Menschen möglicherweise Dinge nicht wahr, deren Aussehen sich verändert hat oder die außerhalb des Kontextes auftreten. Sie erkennen möglicherweise keine Arbeitskollegen, die Sie am Strand treffen, weil Sie nicht erwarten, sie in Strandkleidung zu sehen. Top-down-Verarbeitung tritt oft bei mehrdeutigen Reizen oder solchen auf, die nur kurz registriert werden (z. B. ein Reiz, der im “Augenwinkel” entdeckt wird).

Eine informationsverarbeitende Theorie der Wahrnehmung ist das Template Matching, das besagt, dass Menschen Templates oder Miniaturkopien von Reizen im LTM speichern. Wenn sie auf einen Reiz treffen, vergleichen sie ihn mit bestehenden Templates und identifizieren den Reiz, wenn eine Übereinstimmung gefunden wird. Diese Ansicht ist ansprechend, aber problematisch. Menschen müssten Millionen von Templates in ihrem Kopf herumtragen, um jeden und alles in ihrer Umgebung erkennen zu können. Ein so großer Bestand würde die Kapazität des Gehirns übersteigen. Die Template-Theorie leistet auch eine schlechte Arbeit bei der Berücksichtigung von Reizvariationen. Stühle beispielsweise gibt es in allen Größen, Formen, Farben und Designs; Hunderte von Templates wären allein erforderlich, um einen Stuhl wahrzunehmen.

Die Probleme mit Templates können gelöst werden, indem man annimmt, dass sie eine gewisse Variation aufweisen können. Die Prototypentheorie befasst sich damit. Prototypen sind abstrakte Formen, die die grundlegenden Bestandteile von Reizen enthalten (Matlin, 2009; Rosch, 1973). Prototypen werden im LTM gespeichert und mit angetroffenen Reizen verglichen, die anschließend anhand des Prototyps identifiziert werden, mit dem sie übereinstimmen oder dem sie in Form, Geruch, Klang usw. ähneln. Einige Forschungsergebnisse unterstützen die Existenz von Prototypen (Franks & Bransford, 1971; Posner & Keele, 1968; Rosch, 1973).

Ein Hauptvorteil von Prototypen gegenüber Templates ist, dass jeder Reiz nur einen Prototyp anstelle von unzähligen Variationen aufweist; somit sollte die Identifizierung eines Reizes einfacher sein, da ein Vergleich mit mehreren Templates nicht erforderlich ist. Ein Problem bei Prototypen betrifft das Ausmaß der akzeptablen Variabilität der Reize oder wie genau ein Reiz mit einem Prototyp übereinstimmen muss, um als Instanz dieses Prototyps identifiziert zu werden.

Eine Variation des Prototypenmodells beinhaltet die Merkmalsanalyse (Matlin, 2009). In dieser Ansicht lernt man die kritischen Merkmale von Reizen und speichert diese als Bilder oder verbale Codes im LTM (Markman, 1999). Wenn ein Reiz in das sensorische Register gelangt, werden seine Merkmale mit Gedächtnisrepräsentationen verglichen. Wenn genügend Merkmale übereinstimmen, wird der Reiz identifiziert. Für einen Stuhl können die kritischen Merkmale Beine, Sitzfläche und Rückenlehne sein. Viele andere Merkmale (z. B. Farbe, Größe) sind irrelevant. Alle Ausnahmen von den grundlegenden Merkmalen müssen gelernt werden (z. B. Tribünen- und Sitzsäcke, die keine Beine haben). Anders als bei der Prototypenanalyse ist die im Gedächtnis gespeicherte Information keine abstrakte Repräsentation eines Stuhls, sondern umfasst seine kritischen Merkmale. Ein Vorteil der Merkmalsanalyse ist, dass jeder Reiz nicht nur einen Prototyp hat, was teilweise das Problem der akzeptablen Variabilität behebt. Es gibt empirische Forschungsergebnisse, die die Merkmalsanalyse unterstützen (Matlin, 2009).

Treisman (1992) schlug vor, dass die Wahrnehmung eines Objekts eine temporäre Repräsentation in einer Objektdatei etabliert, die Informationen über seine aktuellen Eigenschaften sammelt, integriert und überarbeitet. Der Inhalt der Datei kann als Objekt-Token gespeichert werden. Für neu wahrgenommene Objekte versuchen wir, das Token mit einer Gedächtnisrepräsentation (Wörterbuch) von Objekttypen abzugleichen, was gelingen kann oder auch nicht. Wenn das Objekt das nächste Mal erscheint, rufen wir das Objekt-Token ab, das seine Merkmale und Struktur spezifiziert. Das Token erleichtert die Wahrnehmung, wenn alle Merkmale übereinstimmen, kann sie aber beeinträchtigen, wenn viele nicht übereinstimmen.

Unabhängig davon, wie LTM-Vergleiche angestellt werden, unterstützen Forschungsergebnisse die Vorstellung, dass die Wahrnehmung von Bottom-up- und Top-down-Verarbeitung abhängt (Anderson, 1980; Matlin, 2009; Resnick, 1985). Beim Lesen analysiert beispielsweise die Bottom-up-Verarbeitung Merkmale und erstellt eine aussagekräftige Repräsentation, um Reize zu identifizieren. Leseanfänger verwenden typischerweise Bottom-up-Verarbeitung, wenn sie auf Buchstaben und neue Wörter stoßen und versuchen, sie auszusprechen. Menschen verwenden auch Bottom-up-Verarbeitung, wenn sie unbekannte Reize (z. B. Handschrift) erleben.

Das Lesen würde langsam voranschreiten, wenn alle Wahrnehmung eine detaillierte Analyse der Merkmale erfordern würde. Bei der Top-down-Verarbeitung entwickeln Einzelpersonen Erwartungen hinsichtlich der Wahrnehmung basierend auf dem Kontext. Geübte Leser erstellen beim Lesen eine mentale Repräsentation des Kontexts und erwarten bestimmte Wörter und Phrasen im Text (Resnick, 1985). Eine effektive Top-down-Verarbeitung hängt von umfangreichem Vorwissen ab.