Das Bild oben, „Ein Sonntagnachmittag auf der Insel La Grande Jatte“, wurde 1884 vom französischen Künstler Georges Seurat gemalt. Die schwarzen Linien, die es durchziehen, stammen nicht von einem Kleinkind, das mit einem permanenten Marker Chaos anrichtet, sondern vom Neurowissenschaftler Robert Wurtz vom National Eye Institute in den USA. Vor zehn Jahren bat er einen Kollegen, sich das Gemälde mit einer kontaktlinsenähnlichen Vorrichtung anzusehen, die die Augenbewegungen des Kollegen aufzeichnete. Diese wurden dann in die Graffiti übersetzt, die Sie hier sehen.
Kunstliebhaber mögen erschaudern, doch es ist wahrscheinlich, dass Seurat von dieser Erweiterung seiner Arbeit fasziniert gewesen wäre. Die Bewegung, die Seurat mit diesem Gemälde - dem Neo-Impressionismus - begann, wurde von der wissenschaftlichen Untersuchung der Funktionsweise unserer Vision inspiriert. Besonders einflussreich war die bahnbrechende Forschung von Hermann von Helmholtz, einem deutschen Arzt, Physiker und Philosophen und Autor eines wegweisenden Buches von 1867, Handbuch der physiologischen Optik, über die Art und Weise, wie wir Tiefe, Farbe und Bewegung wahrnehmen.
Eine der Fragen, die Helmholtz und möglicherweise Seurat beschäftigten, ist, warum wir die konstanten Augenbewegungen, die wir beim Scannen unserer Umgebung (oder einer gemalten Darstellung davon) machen, nicht wahrnehmen. Bedenken Sie, dass die obigen Linien in nur drei Minuten gezeichnet wurden. Wenn wir all diese Bewegungen so sehen würden, wie wir sie gemacht haben, wäre unser Blick auf die Welt eine Unschärfe ständiger Bewegung. Wie Wurtz und seine italienischen Kollegen Paola Binda und Maria Concetta Morrone in zwei Artikeln im Annual Review of Vision Science erläutern, wissen wir viel darüber, warum dies nicht geschieht - und es bleibt noch viel zu lernen.
Ein kurzer Film von einem Auge, das Sakkaden macht, gezeigt in Zeitlupe. (Wochenendweg über Giphy) Beginnend mit den Grundlagen: Die einzigen Dinge, auf die wir jemals hoffen können, sind solche, die Licht in Richtung unserer Augen senden oder reflektieren, wo es möglicherweise auf die Netzhaut trifft, eine Schicht nervösen Gewebes, die die hinteren zwei Drittel des inneren Augapfels bedeckt . Dort wird das komplexe Bild dessen, was wir betrachten, zunächst in die Aktivität einzelner lichtempfindlicher Photorezeptorzellen übersetzt. Dieses Muster wird dann auf eine Vielzahl von Neuronen in der Netzhaut übertragen, die spezifisch auf bestimmte Farben, Formen, Ausrichtungen, Bewegungen oder Kontraste reagieren. Die von ihnen erzeugten Signale werden über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet, wo sie interpretiert und in bestimmten Bereichen des visuellen Kortex wieder zusammengesetzt werden.
Um jedoch alle Informationen zu übermitteln, die in der gewohnten Auflösung auf unsere Netzhaut gelangen, ist ein Sehnerv erforderlich, der ungefähr den Durchmesser eines Elefantenrüssels hat. Da dies ziemlich unhandlich wäre, liefert nur ein winziger Bereich der Netzhaut - die so genannte Fovea - eine solche Auflösung. Um also allen interessanten Merkmalen unserer Umwelt ihren Moment im fovealen Scheinwerferlicht zu verleihen, bewegen wir unsere Augen - viel - in Pfeilen, die Wissenschaftler Sakkaden nennen. (Französisch für "Idioten", das Wort wurde 1879 von der französischen Augenärztin Émile Javal geprägt.) Sakkaden werden von dem geleitet, worauf wir achten, obwohl wir uns dessen oft selig nicht bewusst sind.
Diese Abbildung, die die Grundstruktur des Auges darstellt, zeigt, wo sich die Fovea befindet - wo Bilder in hoher Auflösung wiedergegeben werden. Als Sakkaden bezeichnete Augentropfen lassen verschiedene Teile einer Szene in die Sichtlinie der Fovea geraten. (Krebsforschung Großbritannien / Wikimedia Commons / Knowable Magazine) Es gibt eine Reihe von Gründen, warum diese Bewegungen unsere Sicht auf die Welt nicht in eine Bewegungsunschärfe verwandeln. Eines ist, dass die ausgeprägtesten Dinge in unserem Blickfeld uns für andere flüchtige und schwache Reize blind machen können: Objekte, die klar zu sehen sind, wenn sich unsere Augen nicht bewegen, machen wahrscheinlich einen lebendigeren Eindruck als die Unschärfe zwischen. Wissenschaftler bezeichnen dieses Phänomen als visuelle Maskierung, und es wird angenommen, dass es in realen Situationen, in denen gleichzeitig viel passiert, sehr verbreitet ist.
Wenn Wissenschaftler Experimente so einrichten, dass diese visuelle Maskierung vermieden wird, zeigt sich, dass unser Gehirn die weniger wahrnehmbaren Dinge wahrnehmen kann . Dies kann getan werden, erklärt Morrone, indem man den Menschen nichts als sehr schwache und kurzlebige visuelle Reize auf einem ansonsten leeren Hintergrund zeigt. Unter diesen Umständen können überraschende Dinge passieren. Wenn Forscher eine Bewegung erzeugen, die dem, was wir normalerweise bei einer Sakkade wahrnehmen, sehr ähnlich ist, indem sie schnell einen Spiegel vor den Augen der Menschen bewegen, berichten diese Menschen, dass sie Bewegungen sehen - und sie empfinden diese oft als ziemlich störend. Da wir unsere konstanten Sakkaden nicht bemerken, deutet dies darauf hin, dass das Gehirn die Signale, die unsere Netzhaut erreichen, spezifisch unterdrückt, während eine sakkadische Augenbewegung stattfindet. Tatsächlich haben Experimente gezeigt, dass etwas, das während einer Sakkade auftaucht, möglicherweise komplett übersehen wird.
Die Unterdrückung erklärt jedoch nicht hinreichend, warum das Bild in unserem geistigen Auge so stabil ist. Wenn wir unsere Umgebung von einem Winkel aus sehen, dann nichts sehen und dann plötzlich von einem anderen Winkel aus sehen würden, wäre das immer noch beunruhigend. Stattdessen passiert, wie Wurtz und andere gezeigt haben, eine Art Remapping, noch bevor wir unsere Augen bewegen. In Experimenten mit Makaken, die darauf trainiert wurden, vorhersehbare Sakkaden zu bilden, reagierten Gehirnzellen, die Signale von einem bestimmten Punkt in der Netzhaut empfangen, nicht mehr auf die aktuell sichtbaren Dinge, sondern auf Dinge, die erst nach der Sakkade auftauchten. Und das geschah, bevor die Affen ihre Augen bewegten. Auf diese Weise, denkt Wurtz, wird das aktuelle Bild schrittweise durch das zukünftige ersetzt.
Woher wissen diese Gehirnzellen also im Voraus, dass eine Sakkade auf dem Weg ist? Viele Jahre lang vermuteten Wissenschaftler, dass sie dafür ein zusätzliches Signal aus dem Gehirnbereich erhalten müssten, das den Befehl für die Augenbewegung gibt. Und sie haben gezeigt, dass solche Signale auftreten und Bereiche des Gehirns erreichen, in denen koordiniert wird, was wir sehen und wohin wir als nächstes schauen werden. Wurtz und andere glauben, dass diese Art von Signal die Gehirnzellen dazu bringt, auf Dinge zu reagieren, die ihr Teil der Netzhaut erst nach der Sakkade sehen wird.
Georges Seurat interessierte sich zusammen mit anderen Künstlern seiner Zeit für die Funktionsweise der menschlichen visuellen Wahrnehmung. (Wikimedia Commons / Public Domain / Gif von Knowable) All dies funktioniert beim Menschen sehr wahrscheinlich fast genauso wie bei Affen. Aber wenn Sie die Leute fragen, was sie direkt vor einer Sakkade sehen, wie Morrone und Binda, berichten sie nicht, dass ein Bild nach und nach durch ein anderes ersetzt wird, bevor sich ihre Augen bewegen. Stattdessen wird alles, was in einem Zeitraum von 100 Millisekunden unmittelbar vor der Sakkade angezeigt wird, erst nach dem Ende der Sakkade sichtbar. Das Ergebnis dieser Verzögerung ist, dass Reize, die zu unterschiedlichen Zeiten innerhalb dieses kurzen Zeitraums vor der Sakkade auftreten, alle zur gleichen Zeit wahrgenommen werden können - 50 Millisekunden nach dem Ende.
Und wenn diese Reize ähnlich genug sind, können sie als zu einer Sache verschmolzen wahrgenommen werden, selbst wenn sie zu geringfügig unterschiedlichen Zeitpunkten oder Orten vor den Augenbewegungen gezeigt wurden. Binda und Morrone nennen dieses Zeitfenster kurz vor der Sakkade die Verwirrungsperiode. Die Dinge, die wir sehen, können buchstäblich durch unsere Vision verwirrt - miteinander verschmolzen - und dann konventioneller verwirrt - für einander verwechselt - in unseren Köpfen sein.
Im wirklichen Leben kann diese Verschmelzung ähnlicher Elemente über Raum und Zeit während der Sakkaden tatsächlich dazu beitragen, Verwirrung zu vermeiden, da die Kontinuität uns hilft, zu erfassen, dass die Dinge, die wir vor und nach einer Sakkade gesehen haben, die gleichen sind, auch wenn sie sich bewegt haben oder wenn die Licht hat sich verschoben. Obwohl der Mechanismus schlampig erscheint, glauben Binda und Morrone, dass diese Schlamperei normalerweise zu unserem Vorteil wirkt.
Eine ähnliche wünschenswerte Ungenauigkeit könnte es uns ermöglichen, Seurats Gemälde in erster Linie zu genießen. Anstelle einer vielleicht genaueren Wahrnehmung bunter Ansammlungen unterschiedlicher Punkte entsteht ein schöner Sonntagnachmittag. Hut ab - oder wie die Franzosen sagen würden: "Chapeau!"
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