Essay

Wahrnehmung

Rainer Mausfeld

Begriff und Geschichte
Der Begriff der Wahrnehmung bezeichnet jenen Aspekt des psychischen Geschehens und Erlebens, der sich auf die Kopplung des Organismus an funktional relevante Aspekte der physikalischen Umwelt bezieht. Hierzu gehören nicht nur die haptische, visuelle, auditive, olfaktorische und gustatorische Wahrnehmung, sondern auch die Wahrnehmung des Leibes und seiner Teile sowie ihrer relativen Lage zueinander und zur Umgebung, die Wahrnehmung von Schmerzen, die Wahrnehmung von Gesichtern und Körperbewegungen und der durch sie vermittelten affektiven Ausdrücke und Signale sowie die Wahrnehmung der Sprache und die Wahrnehmung der Zeit. Die Beschäftigung mit der Wahrnehmung wurde zunächst durch erkenntnistheoretische Fragen der Beziehung von “Außenwelt” und dem durch unsere biologische Konstitution kodeterminierten Wissen über diese “Außenwelt” motiviert. Von den Vorsokratikern über Rationalismus-Empirismus-Kontroversen bis zur gegenwärtigen Philosophie des Geistes durchzieht die Frage nach der Natur der Wahrnehmung die Geschichte der Philosophie. In der Psychologie markiert die systematische Untersuchung (z.B. durch Fechner u. Helmholtz) von Prinzipien der Wahrnehmung den Ursprung der naturwissenschaftlichen Psychologie. Die Erforschung der Wahrnehmung, bei der Erkenntnistheorie, Psychologie, Ethologie, Neurophysiologie und der Bereich der sog. “Künstlichen Intelligenz” eng miteinander verflochten sind (Spillmann & Werner, 1990), bildet den Kern der gegenwärtigen Kognitionsforschung; ihr Gegenstandsbereich reicht von der neuralen Transduktion über die perzeptuelle Repräsentation bis hin zu symbolischen kognitiven Prozessen und zu Fragen des Bewußtseinsproblems (Leib-Seele-Problem).

Natur der Wahrnehmung
Der überwiegende Teil des auf den Organismus treffenden raum-zeitlichen Energiemusters wird nicht für biologische Zwecke verwendet; nur einige Aspekte werden herausgefiltert, um den Organismus an seine Umwelt anzubinden (z.B. können wir weder die Polarisierungsebene von Licht wahrnehmen noch die Richtung magnetischer Felder). Bei der Umsetzung von physikalischer Energie in einen neuralen Code, d.h. die neurale Transduktion, läßt dieser seine physikalische Ursache nicht mehr erkennen (z.B. können Lichtempfindungen sowohl durch optische wie mechanische oder elektrische Reizung des Auges entstehen). Dies macht bereits deutlich, daß die Wahrnehmung nicht dem Erkennen der “physikalischen Realität” dient. Auf dem Mißverständnis, daß es Aufgabe des Wahrnehmungssystems sei, eine physikalisch korrekte Beschreibung des physikalischen Inputs zu erlauben, beruht jedoch die Klassifikation der Wahrnehmungsphänomene in normale und illusionäre und die damit verbundene Auffassung, die als sog. Wahrnehmungstäuschungen bezeichneten Phänomene seien in stärkerem Maße als der “Normalfall” der Wahrnehmung erklärungsbedürftig. Die Fokussierung auf elementare physikalische Aspekte wurde begünstigt durch die enge geschichtliche Verflechtung von Sinnesphysiologie und Wahrnehmungspsychologie sowie durch die metaphysischen Positionen eines Neuroreduktionismus. In der Regel werden die Sinnesmodalitäten selbst als natürliche und weitgehend isoliert betrachtbare Analyseeinheiten angesehen. Dies ergibt sich aus der prätheoretischen Zuschreibung bestimmter Klassen von Empfindungen zu Sinnesorganen, wie sie bereits in der Antike mit der Lehre von den fünf Sinnen (Sehen, Hören, Fühlen, Riechen und Schmecken) formuliert worden war. An die Stelle der Sinnesorgane traten mit der Ausdifferenzierung der Sinnesphysiologie die nach der Art der physikalischen Transduktion klassifizierten Rezeptoren. Für eine tiefere theoretische Einsicht in die Natur der Wahrnehmungsprozesse kann sich jedoch eine solche elementaristische Auffassung als hinderlich oder unfruchtbar erweisen, da sie die Bedeutung des Zusammenspiels der verschiedenen Modalitäten bei komplexen Wahrnehmungsleistungen unterschätzen wird. Beispielsweise konstituiert sich eine visuelle Objektwelt erst als Außenwelt durch das Zusammenspiel von visuellen, haptischen und motorischen Erfahrungen; rein visuelle Erfahrungen ohne korrespondierende visuo-motorische Erfahrungen führen, wie insbesondere Deprivationsexperimente zeigen, zu erheblichen Beeinträchtigungen visueller Wahrnehmungsleistungen. Die Struktur der Wahrnehmung ist nicht – dies ist eine der bedeutendsten Einsichten der Wahrnehmungspsychologie – auf die Struktur der Sinnesorgane reduzierbar. Die wesentliche Leistung des Wahrnehmungssystems ist nämlich gerade eine transmodale Repräsentation der biologisch-physikalischen Umwelt und somit ein “Freimachen” von den sensorischen Input-Kanälen (Befunde der Säuglingsforschung). Ein wesentliches der Wahrnehmung zugrundeliegendes Designprinzip ist eine weitgehende Abschottung der Wahrnehmung gegen bewußte willentliche Eingriffe sowie gegen interne Zustände des Organismus. Hierdurch wird eine schnelle und stabile adaptive Anbindung an biologisch relevante Aspekte der physikalischen Umwelt gewährleistet. Wahrnehmungsprozesse sind schnell, vergleichsweise starr und stereotyp und kaum der bewußten Kontrolle zugänglich. Damit haben Wahrnehmungs- und Denkprozesse gleichsam komplementäre Charakteristika. Denkprozesse sind hochgradig flexibel, jedoch von einer vergleichsweisen Langsamkeit und zögernden Unsicherheit und scheinen einer bewußten Kontrolle zugänglich zu sein (doch gilt auch für sie, wie für alle anderen kognitiven Prozesse, daß sie nicht selbst zum Bewußtsein gelangen, sondern nur das Endprodukt bewußt zugänglich ist) (Denken).

Beziehung zwischen proximalem und distalem Reiz
Auf den ersten Blick scheint die Unterscheidung von proximalem und distalem Reiz, durch welche die vom Organismus wahrzunehmende physikalische Objektwelt von den kausalen Effekten dieser Objekte auf die Sinnesorgane unterschieden wird, sehr klar zu sein. Doch unterstellt eine solche Unterscheidung, daß es eine räumlich wie zeitlich eindeutig bestimmte rezeptorale Eingangsebene gibt, auf der die physikalischen Energiemuster in einer festen kausalen Beziehung zu einem distalen Objekt stehen. In der jüngeren Wahrnehmungspsychologie betont man den computationalen Aspekt und spricht in idealisierter Weise statt vom proximalen Reiz vom sensorischen Input. Auch die Bestimmung und physikalische Beschreibung des distalen Reizes birgt wesentliche konzeptuelle Schwierigkeiten. Die Verwendung von Konzepten wie “Oberfläche”, “Schatten”, “Beleuchtung” oder “dreidimensionales Objekt” setzt die Zerlegung des auf den Organismus treffenden Energiemusters in diese Einheiten bereits als gegeben voraus (eine Annahme, die im Falle des Maschinensehens durchaus naheliegend ist, da die Maschine ja so konstruiert wurde, daß sie auf vorgegebene physikalische Objekte reagiert), während die Wahrnehmungspsychologie gerade die Aufgabe hat herauszufinden, wie das Wahrnehmungssystem derartige Objekte aus dem sensorischen Input erst konstituiert. Konzepte wie “Oberfläche”, “Beleuchtung” etc. sind selbst erst das Produkt perzeptueller Prozesse und können nicht als von diesen unabhängig betrachtet werden. Die Existenz physikalischer Objekte ist weder hinreichend noch notwendig für das korrespondierende Perzept (Beispiel: Objekte auf dem Monitor, “virtual reality settings”). Perzeptuelle und physikalische Kategorien fallen also auseinander, und es hängt vollständig von der Struktur des Beobachters ab, wie die physikalische Welt in “Objekte” und “Ereignisse” zerlegt wird.
Die Beziehung zwischen proximalem und distalem Reiz stellt sich nun in naiver Auffassung so dar, daß der sich auf die “Außenwelt” beziehende Wahrnehmungseindruck als gleichsam Punkt-für-Punkt durch den entsprechenden proximalen Reiz bestimmt angesehen wird. Doch läßt sich bereits durch einfache Phänomene demonstrieren, daß der Wahrnehmungseindruck keineswegs in einfacher elementaristischer Weise mit dem lokalen proximalen Reiz zusammenhängt. (In der klassischen Psychophysik und Wahrnehmungspsychologie suchte man dennoch die mit dieser elementaristischen Auffassung verbundene Meßinstrumentkonzeption dadurch zu retten, daß man diesen Phänomenen als sog. Kontext- oder Konstanzphänomenen einen besonderen und gleichsam untypischen Status zuschrieb.)
Damit stellt sich nun die Frage, wie sich die dem Organismus im sensorischen Input verfügbaren Informationen mit der von ihm erbrachten Wahrnehmungsleistung in Beziehung setzen läßt. Da jeder sensorische Input mit einer großen Klasse von “Interpretationen” konsistent ist, muß das Wahrnehmungssystem mehr “wissen”, als ihm durch den sensorischen Reiz zur Verfügung gestellt wird, und den sensorischen Input gleichsam im Kontext bestimmter “Vorannahmen” über die physikalische Welt “interpretieren”. Der Organismus muß also Regularitäten der physikalischen Welt (z.B. Oberflächen sind stetig, Objekte sind starr, spektrale Energieverteilung des Sonnenlichtes ist “glatt”, Licht kommt von oben), von der er sich im Verlaufe der Evolution eine interne Repräsentation gebildet hat, in geschickter Weise ausnutzen.
Der Organismus sieht also mehr, als ihm physikalisch an visueller Stimulierung angeboten wird; er sieht gleichsam etwas in die physikalische Situation hinein. Daß dem Wahrnehmungssystem mächtige Interpretationsregeln fest eingeschrieben sind, die nicht unserer willentlichen Kontrolle unterliegen, zeigt ein einfaches Beispiel ( Abb. ) von Roger Shepard.

Vergleicht man nun die Form und Größe der gepunkteten Parallelogramme mit einer Schablone, so kann man leicht feststellen, daß beide Parallelogramme tatsächlich identisch sind. Dieser Befund deutet bereits darauf hin, daß das visuelle System den sensorischen Input im Kontext vorgegebener geometrischer Regeln für die zweidimensionale Projektion dreidimensionaler Objekte interpretiert. Dieses dem sensorischen Input hinzugefügte "Vorwissen" ist keiner bewußten Kontrolle zugänglich, denn wir sind nicht in der Lage, die zweidimensionale Zeichnung auch rein zweidimensional zu sehen, d.h. beide Parallelogramme auch im Wahrnehmungseindruck als identisch wahrzunehmen. Daß wir bei einem solchen Versuch wenig Erfolg haben werden, zeigt, daß dem visuellen System eine solche Entscheidungsmöglichkeit gar nicht gegeben ist; es wird durch die geometrischen Eigenschaften der Zeichnung geradezu zu einer dreidimensionalen Interpretation gezwungen.
Was das Wahrnehmungssystem dem sensorischen Input hinzufügt, um seine weit über diesen hinausgehenden Leistungen zu erbringen, und welches “Vorwissen” es über die Welt zur Verfügung hat, ist ein Kernproblem der Kognitionsforschung (Mausfeld, 1996), das die gesamte Geschichte der Wahrnehmungspsychologie durchzieht von Helmholtz und seinem Konzept der "unbewußten Schlüsse" über die Gestaltpsychologen Brunswik, Gibson, Gregory und Shepard (1987) bis zum Bereich des Maschinensehens, wo es z.B. im Rahmen Bayesscher Algorithmen wieder auftaucht (Knill & Richards, 1996) (Kognition).
Die Grundbausteine der Wahrnehmung, durch die wir die Welt in bedeutungsvolle Wahrnehmungseinheiten segmentieren, sind ebenso fest fixierter Bestandteil unserer biologischen Ausstattung wie die strukturellen Prinzipien und Prozesse, welche die Art und die Reichweite möglicher Wahrnehmungsleistungen begrenzen. Für die Untersuchung dieser Grundbausteine der Wahrnehmung wird ein breites Spektrum unterschiedlicher Methodologien herangezogen; hierzu gehören Einschränkung und Modifikation sensorischer Erfahrungen während der Entwicklungsperiode, entwicklungspsychologische Studien mit Säuglingen (z.B. Spelke & Hermer, 1996), computationale Analysen des Vergleichs von erbrachter Leistung und der im sensorischen Input verfügbaren Information sowie psychophysikalische Experimente mit geeignet gewählten hochgradig reduzierten Reizen oder mit künstlich generierten visuellen Szenen, in denen physikalische Attribute, die physikalisch/ökologisch gekoppelt sind, entkoppelt werden.
Diese Untersuchungen belegen, daß der sensorische Input sich weniger als ein “Bild” auffassen läßt, aus dem sich die distale Szene rekonstruieren läßt, sondern eher als eine Art Stichwortgeber, der für ein wesentlich durch interne Strukturen bedingtes komplexes Geschehen eine stabile Anbindung an die biologisch-relevante physikalische Umwelt garantiert. Das theoretische Bild von den Grundstrukturen der Wahrnehmung läßt sich stark verkürzt so zusammenfassen: Unser Gehirn verfügt über ein vorgegebenes Repertoire an “Geschichten” über die Beschaffenheit der Außenwelt. Welche “Außenwelt-Geschichten” dem Gehirn verfügbar sind, wurde durch die Evolution festgelegt (wodurch eine Anbindung an die physikalisch-biologische Umwelt gegeben ist). Das Gehirn sucht gleichsam jedem sensorischen Input einen Sinn dadurch zu geben, daß es mit ihm eine Geschichte über die Beschaffenheit der Außenwelt verbindet. Der sensorische Input selektiert oder “triggert” also eine “Außenwelt-Geschichte”. Die Sinne dienen folglich nicht zur “Abbildung” der Welt, sondern lediglich als Stichwortgeber für die Selektion einer bereits im Gehirn vorhandenen “Außenwelt-Geschichte” (dies steht in Einklang mit jüngeren neurophysiologischen Befunden, denen zufolge beim visuellen System der überwiegende Teil der Fasern im Dienste corticofugaler Informationsübertragung steht) (Repräsentation, Konstruktivismus). Gegenüber dem alternativen Designprinzip, nach dem ein Organismus so beschaffen wäre, daß er alle relevante Information über die Umwelt aus dem sensorischen Reiz gewinnen müßte, hat dieser “phylogenetische Umweg” den funktionalen Vorteil einer besonderen Stabilität der Ankopplung an die Umwelt sowie einer größeren Schnelligkeit. In der Entwicklung der Wahrnehmungspsychologie haben ganz verschiedenartige Hindernisse lange Zeit die theoretische Einsicht verstellt, daß die Grundstrukturen der Wahrnehmung und mit ihnen auch die phänomenale Struktur unserer Wahrnehmungswelt dem Organismus fest eingeschrieben sind. Hierzu gehörten neben dem Mißverständnis, daß es Aufgabe der Wahrnehmung sei, dem Organismus ein korrektes Bild der physikalischen Welt bereitzustellen, auch der Elementarismus (und häufig auch Physiologismus) der klassischen Psychophysik und Wahrnehmungspsychologie.

Literatur
Hoffman, D. (1998). Visual Intelligence. How we create what we see. Norton.
Knill, D. (Ed.) (1996). Perception as Bayesian Inference. Cambridge University Press.
Mausfeld, R. (1996). Wahrnehmung. In: G. Strube, B. Becker, C. Freksa, U. Hahn, K. Opwis & G. Palm (Hrsg.), Wörterbuch der Kognitionswissenschaft (S. 777-792), Stuttgart: Klett-Cotta.
Shepard, R.N. (1987). Evolution of a Mesh between Principles of the Mind and Regularities of the World. In J. Dupré (Ed.), The Latest on the Best. Essays on Evolution and Optimality (S. 251-275). Cambridge, Mass.: Bradford.
Spelke, E.S. & Hermer, L. (1996). Early Cognitive Development: Objects and Space. In R. Gelman & T. Kit-Fong Au (Eds.), Perceptual and Cognitive Development (S. 71-112). San Diego: Academic Press.
Spillmann, L. & Werner, J.S. (Eds.) (1990). Visual Perception. The Neurophysiological Foundations. San Diego: Academic Press.

Abb. Wahrnehmung. Die Grundflächen der Tische bestehen aus zwei identischen Parallelogrammen.