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Lexikon der Neurowissenschaft: Wahrnehmung

Essay

Rainer Mausfeld

Wahrnehmung

Begriff und Geschichte

Der Begriff der Wahrnehmung (E perception) 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 Sinneswahrnehmung (Exterorezeption), sondern auch die Wahrnehmung des Leibes und seiner Teile sowie ihrer relativen Lage zueinander und zur Umgebung (Enterorezeption, Propriorezeption), die Wahrnehmung von Schmerzen, von Gesichtern und Körperbewegungen und der durch sie vermittelten affektiven Ausdrücke (Affekt, Körpersprache, Mimik) 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 codeterminierten 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 (Neurophilosophie). In der Psychologie markiert die systematische Untersuchung (z.B. durch Fechner und Helmholtz) von Prinzipien der Wahrnehmung den Ursprung der naturwissenschaftlichen Psychologie (Psychophysik). Die Erforschung der Wahrnehmung, bei der Erkenntnistheorie, Psychologie, Ethologie, Neurophysiologie und der Bereich der künstlichen Intelligenz eng miteinander verflochten sind, bildet den Kern der gegenwärtigen Kognitionsforschung (Kognition, kognitive Neurowissenschaft); ihr Gegenstandsbereich reicht von der neuralen Transduktion über die perzeptuelle Repräsentation bis hin zu symbolischen kognitiven Prozessen und zu Fragen des Bewußtseinsproblemes (Bewußtsein).

Natur der Wahrnehmung

Unterschiedliche biologische Arten können die auf den Organismus treffenden physikalischen Energien in ganz unterschiedlicher Weise in Sinnesmodalitäten (Modalität) zerlegen. 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 Menschen weder die Polarisierungsebene von Licht wahrnehmen noch die Richtung magnetischer Felder). Bei der Umsetzung von physikalischer Energie in einen neuralen Code, d.h. bei der neuralen Transduktion, läßt dieser Code seine physikalische Ursache nicht mehr erkennen (z.B. können Lichtempfindungen sowohl durch optische als auch mechanische oder elektrische Reizung des Auges entstehen; adäquater Reiz). 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 der physikalischen Eingangsinformationen zu erlauben, beruht jedoch die Klassifikation der Wahrnehmungsphänomene in normale und illusionäre und die damit verbundene Auffassung, die als Wahrnehmungstäuschungen bezeichneten Phänomene seien in stärkerem Maße als der "Normalfall" der Wahrnehmung erklärungsbedürftig. Die Fokussierung auf elementare physikalische Aspekte als Gegenstand der Wahrnehmung führte zudem lange Zeit zu der unangemessenen Auffassung, die Untersuchung der Wahrnehmung sei vorrangig Aufgabe der Sinnesphysiologie. Diese Auffassung wurde begünstigt durch die enge geschichtliche Verflechtung von Sinnesphysiologie und Wahrnehmungspsychologie sowie durch die metaphysischen Positionen eines Neuroreduktionismus (Reduktionismus). 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 (Mechanorezeptoren, Photorezeptoren, Chemorezeptoren usw.). 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 Deprivations-Experimente zeigen, zu erheblichen Beeinträchtigungen visueller Wahrnehmungsleistungen. Eine der bedeutendsten Einsichten der Wahrnehmungspsychologie ist daher, daß die Struktur der Wahrnehmung nicht auf die Struktur der Sinnesorgane reduzierbar ist. Die wesentliche Leistung des Wahrnehmungssystems ist nämlich gerade eine transmodale Repräsentation der biologisch-physikalischen Umwelt und somit ein "Freimachen" von den sensorischen Eingangskanälen (vgl. Befunde der Säuglingsforschung). Im Prozeß der Wahrnehmung "abstrahiert" das Wahrnehmungssystem gleichsam sowohl von den Sinnesorganen als auch von den Prozessen, die zwischen den Sinnesorganen und dem Zustand des Bewußtwerdens stattfinden. Ein wesentliches der Wahrnehmung zugrunde liegendes 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 (Denken) 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).

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", usw. 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 lassen. 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 auszunutzen. 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 (Kognitionswissenschaft), das die gesamte Geschichte der Wahrnehmungspsychologie durchzieht.

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 ( siehe Zusatzinfo ). 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, das in den vergangenen Jahrzehnten gewonnen werden konnte, 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). 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. Auch aus der Sicht der Alltagspsychologie wurde eine solche Einsicht erschwert, da sich die Grundstruktur unserer Wahrnehmung zwangsläufig unserer Aufmerksamkeit entzieht und wir folglich dazu neigen, die phänomenal hervortretenden Aspekte der Plastizität und Modifizierbarkeit der Wahrnehmung überzubetonen. außersinnliche Wahrnehmung.

Lit.: Hoffman, D.: Visuelle Intelligenz. Klett-Cotta 2000. Knill, D., Richards (Hrsg.): Perception as Bayesian Inference. Cambridge 1996. Mausfeld, R.: Wahrnehmung. In: Wörterbuch der Kognitionswissenschaft, Stuttgart 1996. Shepard, R.N.: Evolution of a Mesh between Principles of the Mind and Regularities of the World. In J. Duprè (Hrsg.): The Latest on the Best. Essays on Evolution and Optimality. Cambridge 1987. Spelke, E.S., Hermer, L.: Early Cognitive Development: Objects and Space. In Gelman, R., Kit-Fong Au, T. (Hrsg.): Perceptual and Cognitive Development. San Diego 1996. Spillmann, L., Werner, J.S. (Hrsg.): Visual Perception. The Neurophysiological Foundations. San Diego 1990. Stern, D.: Die Lebenserfahrung des Säuglings. Stuttgart 1992.

Wahrnehmung

Zu den verwendeten methodischen Ansätzen gehören Einschränkung und Modifikation sensorischer Erfahrungen während der Entwicklungsperiode, entwicklungspsychologische Studien mit Säuglingen, 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. Daneben werden auch verschiedene Verfahren der Neurophysiologie angewendet.

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