OptikTrau den Augen nicht

Michael Bach erforscht seltene Augenleiden. Dabei helfen ihm optische Täuschungen: Sie zeigen, wie das Sehen funktioniert von Christine Böhringer

Wenn Michael Bach Menschen für die Wissenschaft begeistern will, macht er mit ihnen ein Frankfurter Würstchen. Viel braucht er dazu nicht, weder Fleisch noch heißes Wasser, noch Senf, nur zwei Finger, zwei Augen und ein Gehirn. »Deuten Sie mit den Spitzen Ihrer Zeigefinger vor Ihren Augen aufeinander. Lassen Sie dabei eine Lücke. Und nun sehen Sie zwischen den Fingern hindurch in die Ferne. Na, haben Sie es?«

Ja, da schwebt es. Etwas, das aussieht wie ein Frankfurter Würstchen, nur ohne Senf: eine optische Täuschung. Wenn man in die Ferne schaut, haben die Augen für nahe Objekte nicht mehr die richtige Position. Das Bild, das vom rechten Auge wahrgenommen wird, kann deshalb nicht mehr mit dem Bild des linken Auges verschmolzen werden. Das Gehirn schwankt zwischen beiden Möglichkeiten, und währenddessen kommt es zur Täuschung: Die Spitzen der beiden Zeigefinger mutieren zu einem Würstchen.

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»Faszinierend, nicht?« Michael Bachs blaue Augen blicken durch seine Brille und seine Zeigefinger hindurch, über den großen Computerbildschirm in seinem Büro hinweg, dorthin, wo die alte Couch steht und die Plakate vom Theater hängen. Hunderte Male muss er das Würstchen schon gesehen haben, aber noch immer freut er sich darüber wie ein Junge, der eben die Süßwarenabteilung eines Supermarktes betreten hat. »Mein Forschungsgegenstand hat den Vorteil, dass er extrem anschaulich ist«, sagt er und grinst.

Michael Bach ist Sehforscher. Er leitet die Abteilung funktionelle Sehforschung und Elektrophysiologie an der Universitäts-Augenklinik Freiburg. Dort untersucht er Menschen mit seltenen Augenkrankheiten. Er entwickelt mit seinem Team Verfahren, mit denen man objektiv die Sehschärfe messen kann oder mit denen Ärzte irgendwann schon die Anfänge eines grünen Stars nachweisen sollen. Und er erforscht, was bei optischen Täuschungen im Gehirn vor sich geht. Seit zehn Jahren betreibt er eine weltweit bekannte Website, auf der er 78 optische Täuschungen präsentiert und erklärt.

»Für mich sind solche Täuschungen mehr als Spielerei«, sagt Bach. Sie verraten dem Forscher, wie unsere Wahrnehmung funktioniert, wie Sinnesreize im Gehirn verarbeitet werden. Denn Sehen ist ein komplexes Zusammenspiel von Augen und Gehirn: Die Augen nehmen das Bild nur zweidimensional auf. Das Hirn macht es wieder dreidimensional, indem es die Information deutet. Sehen heißt deshalb auch immer interpretieren: Das Gehirn nimmt stets die Situation an, die mit der größten Wahrscheinlichkeit das Netzhautbild erzeugt haben könnte. Unter speziellen, meist künstlich geschaffenen Bedingungen führt das zu Fehlinterpretationen – eben zu einer optischen Täuschung. Bach will wissen, wo genau diese Fehlinterpretationen stattfinden und ob man sie bewusst steuern kann. Etwa beim Necker-Würfel: Diese Zeichnung zeigt die Kanten eines durchsichtigen Würfels. Für den Betrachter ändert das Gebilde regelmäßig seine Tiefenausrichtung, weil das Gehirn sich zwischen zwei Möglichkeiten nicht entscheiden kann. »Optische Täuschungen lehren uns, dass wir unseren Sinnen nicht völlig vertrauen können«, sagt er.

Manche seiner Kollegen haben Michael Bach in seiner wissenschaftlichen Karriere sicher auch schon für so etwas wie eine optische Täuschung gehalten, denn er arbeitet in ganz verschiedenen Fachgebieten. Dringt mal in diese oder jene Disziplin ein und hält sich immer wieder dort auf, wo er nach traditionellen Maßstäben nicht sein dürfte. So war es von Anfang an. Eigentlich wollte er Chemie studieren. »Da hörte ich: Nur jeder siebte Chemiker erfindet etwas in seinem Leben. Ich dachte dann, ich hätte größere Chancen in einem anderen Beruf.« Also Physik. Nach dem Examen suchte er ein Promotionsthema, das mit einer Stelle verbunden war, weil er mittlerweile eine Familie gegründet hatte. Er fand es in der Neurologie. »Als ich dort ankam, sagte der Leiter: Wir machen ein Tierexperiment. Wir hatten gerade einen Bewerber da, der ist umgefallen und hat sich den Kopf angestoßen.« Bach blieb, blieb stehen und leitete fortan mit Elektroden die Ströme in Affenhirnen ab. Seine Gruppe erforschte, wie sich Nervenzellen im Sehzentrum miteinander unterhalten. Danach kamen Angebote aus Amerika, Bach aber wurde lieber in Freiburg Leiter des elektrophysiologischen Labors, in dem Menschen mit Augenkrankheiten untersucht werden. »Ich dachte: Toll, nun kann ich Menschen helfen. Die Operationen an den Tieren haben mir nie Spaß gemacht.«

Leserkommentare
  1. Auch wenn es im Artikel angesprochen wurde, dass die Phänomene der opt. Täuschungen "auch" ein Zeichen für die Leistungsfähigkeit des "Auges" sind, beachtet wird hier auch mal wieder die Verhältnisse in gegenteiliger Richtung, also die Dummheit oder Täuschung „des Auges“. Das echte Wunder ist aber die unglaubliche „Objektivität“ und Richtigkeit der Meinung des Gerhirns über die Welt. Dasjenige, das das Gehirn aus bescheidenen Daten von einer 2DMatrix von der Netzhaut macht und wie dermaßen gut die daraus abgeleiteten Behauptungen, Hypothesen oder Illusionen geeignet sind, das was in der Welt der Fall ist für seinen Körper erfolgreich vorherzusagen, ist das eigentlich Faszinierende. Die sogenannten Täuschungen sind nicht ein Fehler, eine Schwäche oder Resultat eines Kompromisses unseres Wahrnehmungsapparates (zu dem übrigens fast das gesamte Gehirn inklusive z.B den BasalGanglien zählt, die noch vor gar nicht allzu langer Zeit hauptsächlich der Willkürmotorik zugeordnet wurden)“ sie sind notwendigerweise genau so, wenn das Gehirn überhaupt irgendetwas so erkennen will, dass es darauf angepasst handeln kann (in letzter „Instanz“ immer zur Erhaltung des inneren Zellmilieus des Körpers).

    Ein Fotoapparat macht ein um mehrere Größenordnungen besseres Bild, eine Videokamera kann eine viel höhere Frequenz an Bildern verarbeiten als der Mensch. Sie „kopieren“ einfach elektromagnetische Wellen. Der Mensch hingegen macht beim Sehen eher folgendes: von der Netzhaut zu fast allen Bereichen des Gehirns werden verschiedenste Informationen weiterleitet: Farben, Kanten, Bewegungen, Formen, Größen,.... diese werden auf einigen ebenen wie eine Karte analog der Topographie der Netzhaut übertragen auf anderen Ebenen spielt der genau ort, die genau farbe, form... keine Rolle, sondern quasi der "charakter" die emotionale Bedeutung usw. eine Rolle. Während einzelne Zellen von der Außenwelt tatsächlich beeinflusst werden, beeinflussen diese aber wiederum andere Regionen des `Gehirns mit der Folge, dass Filter, die genau diese Zellen filtern anders eingestellt werden, die Aufmerksamkeit oder der Fokus der Wahrnehmung verändert wird. Gleichzeitig werden verschiedene Gedächtnisinhalte abgerufen, die Konzepte von Kategorien von Objekten "als Ganzes" unterstützen und mit heuristische Suchalgorithmen aufspüren.

    Was gesehen wird, verändert das wonach gesucht wird und dadurch erkannt, bewertet und "als etwas" empfunden wird. Wird etwas bewusst und „als etwas“ erkannt, so ist völlig invariant gegen meine Kopfdrehung, teilweise Verdeckung, u.a. Wird eine Tasse vor mir, die ich als solche erkannt habe z.B. zu 5% verdeckt, meine ich nicht, eine 95%ige Tasse vor mir zu sehen. Ich spüre, dass ich die Tasse subjektiv „behaupte“ und erlebe trotzdem, dass ich objektiv recht habe. Die Welt braucht mich nicht, aber tut genau das was ich meine. (allein schon daraus ergibt sich unser erlebter Geist-Materie-Dualismus)

    Sehen ist absolut undenkbar ohne Gedächtnis, Bewegung, Handlung (Vorurteilen, Vermuten, Ausprobieren, Befürworten, Ablehnen, Verstärken...) in einem mehrfach ineinander rekursiv, feedback und feedforward, top-down und bottom-up verschachtelten Prozess in mehreren Raum- und Zeitdimensionen. Alle unsere Sinne (von denen man mindestens 12 Stück sauber dissozieren kann!) sind daran beteiligt, nicht immer aktuell und in Echtzeit, aber mit ihren im Lauf des Lebens geschaffenen Ressourcen (Theorien über Invarianzen in der Welt, Vermutung über kausale Zusammenhänge, synästhetische Assoziationen) Wir sehen keine Bilder, sondern erleben und als Beobachter eines Films, den wir der Außenwelt zuschreiben und intentional und aktiv gegenüberstehen, während wir darüber erfolgreich und für unseren Erfolg getäuscht werden, was jeweils aus unserem Gehirn kommt oder aus der Welt, welche Prozesse wir dabei "selber willentlich" ansteuern oder reflexartig "vom Objekt der Betrachtung ausgehen" in uns verursacht wird.

    Grob kann man sagen, dass von 1000-10.0000 Gehirnzellen, die am Sehprozess beteiligt sind, nur eine einzige von der Außenwelt direkt physikalisch (Photonen) beeinflusst wird. Sehen ist nicht nur aktiv sondern auch ein unglaublich komplexer Rate- Vermute- Erinnere- Wünsche- Befürchte- Teste Prozess.

    Wenn wir beispielsweise durch ein Kaufhaus gehen und dort Menschen, Regale, Gegenstände, Lampen, Rolltreppen usw usf vermuten oder „sehen“ dann ist das auf Grundlage des objektiv verfügbaren Materials (Bildabfolge auf der jämmerlich schlechten „Kilopixel-Netzhaut“ hinter tausenden Blutgefäßen) eine sensationelle Erkenntnisleistung. Es ist 95% Halluzination, Täuschung, Konstrukt, Meinung, Idee, Vermutung, Erfahrung, Wunsch.... aber auch zu 99% tatsächlich exakt genau so wahr. D.h. was wir uns für ein Bild über die Welt machen ist wesentlich unwahrer in der erlebten Aussage im Verhältnis zum verfügbaren Material auf der Netzhaut aber wesentlich wahrer als alles, was auch die beste Kamera der welt jemals entdecken oder sich ohne Lebenserfahrung ausrechnen könnte in Bezug auf dasjenige, das tatsächlich der Fall ist.. Während wir schauen werden alle phylogenetischen und ontogenetische Erfahrung genutzt, um viel mehr wissen zu können, als es möglich wäre mit objektiven, neutralen harten Daten, die nur im Jetzt und Hier zu Verfügung stehen. Wir nutzen also die Konstanz physikalisch Phänomene und die Gemeinsamkeiten der Dinge als (Bayesian-) Wahrscheinlichkeitshypothesen. Wir bekommen lediglich Hinweise über Auffälligkeiten, Abweichungen unserer Invarianten Modelle über die möglichen Objekte in der Welt und füllen den Rest mit „evidenzbasierter Präzisionsphantasie“ aus.

    Während bis heute ein Computer kein Stuhl auf einem Foto sicher als solchen erkennen kann (verdeckt, als Schatten, schemenhaft, designermäßig-ungewöhnlich, verzerrt, kaputt, verschwommen), kann das jedes Kind. Sollte ein Computer eines Tages genau das genau so gut können, wird er auch mit optischen Täuschungen zu verführen sein. Die Voraussetzung für Intelligenz ist die Möglichkeit getauscht werden zu können, sich in selbstständigen, kreativen Hypothese zu täuschen, die wiederum Voraussetzung sind, um mehr zu wissen, als man gefragt wurde. Oder: der Computer, der hier http://www.michaelbach.de... bei allen Stimuli genau so getäuscht wird wie wir, ist wohl wahrscheinli9ch genauso intelligent wie wir.

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    • Balanus
    • 14. Oktober 2008 17:50 Uhr

    eine wirklich lesenswerte Ergänzung zum ZEIT-Artikel. Danke!

    Diese Qualität fehlt mir bei sehr vielen Diskussionen. Dabei ist es genau diese Qualität, die die Diskussion weiter bringt.

    • Balanus
    • 14. Oktober 2008 17:50 Uhr

    eine wirklich lesenswerte Ergänzung zum ZEIT-Artikel. Danke!

  2. Diese Qualität fehlt mir bei sehr vielen Diskussionen. Dabei ist es genau diese Qualität, die die Diskussion weiter bringt.

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