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Das Prinzip der optischen Täuschung technisch imitiert

Damit wir uns in unserer Umgebung zurechtfinden und schnelle Entscheidungen treffen können, muss das menschliche Gehirn in kurzer Zeit viele Informationen verarbeiten. Wie genau es den gigantischen Datenstrom beherrscht, den unsere Sinnesorgane liefern, ist noch nicht vollständig erforscht. Um die Funktionsweise des Gehirns besser zu verstehen, wollen Forschende der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, die biologische Informationsverarbeitung technisch nachbilden. Anhand optischer Täuschungen haben sie jetzt gezeigt, wie sich Wahrnehmungsprozesse in einem Schaltkreis aus nanoelektronischen Bauelementen simulieren lassen. Ihre Ergebnisse erschienen in der Zeitschrift Science Advances

Wie sich mit einem elektrischen Schaltkreis Wahrnehmungsprozesse imitieren lassen, zeigen besonders gut optische Täuschungen – also Bilder, die für unsere Sinne widersprüchlich sind. Auf den ersten Blick zeigt eine Zeichnung zum Beispiel ein normales Nilpferd. Wer jedoch genauer hinsieht, erkennt, dass hier etwas nicht stimmt. Einige der Beine des Nilpferds sind so gezeichnet, dass sie sich weder eindeutig dem Körper des Tieres noch dem Hintergrund zuordnen lassen. Eine optische Täuschung wie diese liefert sogenannte „konkurrierende Informationen“, die für unser Gehirn zunächst nicht zusammenpassen. Daran lässt sich gut nachvollziehen, wie unser Gehirn Informationen verknüpft. „Fehler bei optischen Täuschungen zu erkennen, ist für uns Menschen eher schwierig“, erklärt Privatdozent Dr. Martin Ziegler aus der Arbeitsgruppe „Nanoelektronik“ an der Technischen Fakultät der CAU. „Denn in der Regel erstellt unser Gehirn automatisch ein korrektes Bild – in diesem Fall das vollständige Nilpferd. Wir brauchen sinnvolle Informationen, um schnell Entscheidungen treffen zu können.“

Der Schlüssel, um beide Lesarten des Bildes zu sehen, ist Aufmerksamkeit. Es ist eines der zentralen Prinzipien, nach dem unser Gehirn arbeitet. Denn auf was wir unsere Wahrnehmung fokussieren, formt unser Bild der Realität. Zur Verdeutlichung färbte das Kieler Forschungsteam den Hintergrund der Zeichnung blau ein. So lenken sie den Blick auf die Beine des Nilpferds im Vordergrund und ermöglichen es dem Betrachter so, den perspektivischen Fehler zu erkennen. Bei solchen Wahrnehmungsprozessen spielt auch die Häufigkeit eine Rolle, mit der wir bestimmte Muster erkennen: „Schaue ich hundertmal auf die Beine des Nilpferds und nur zehnmal auf den Hintergrund, ist es wahrscheinlicher, dass ich auf dem Bild ein vollständiges Nilpferd erkenne“, erklärt Marina Ignatov, Doktorandin in der Arbeitsgruppe „Nanoelektronik“.

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