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Umwelt+Natur

Neue Form der 3D-Wahrnehmung entdeckt

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Eine Gottesanbeterin mit einer winzigen 3D-Brille. (Foto: Newcastle University,UK)
Bebrillte Gottesanbeterinnen im 3D-Kino: Durch skurrile Tests haben Forscher bei den bizarren Raub-Insekten ein bisher unbekanntes System der dreidimensionalen Wahrnehmung entdeckt. Statt auf der komplizierten Auswertung statischer Bilder basiert es auf dem Erkennen von Veränderungen. Das vergleichsweise einfache, aber effektive Konzept könnte zur Entwicklung visueller Techniken für die Robotik beitragen, sagen die Forscher.

Unsere beiden nach vorn gerichteten Augen machen es möglich: Durch das stereoskopische Sehen können wir unsere Umwelt räumlich wahrnehmen. Jedes Auge nimmt dabei Objekte aus einem geringfügig anderen Sichtwinkel wahr. Diese Seheindrücke verarbeitet unser Gehirn dann zu einem dreidimensionalen Eindruck, der die Einschätzung von Entfernungen ermöglicht.

Auch andere Lebewesen nehmen die Welt auf diese Weise wahr. Bis vor kurzem war allerdings unklar, ob auch das vergleichsweise kleine Gehirn von Insekten zu der nötigen Datenverarbeitungsleistung fähig ist. Doch wie das Forscherteam der Newcastle University bereits 2016 gezeigt hat, nimmt auch die Gottesanbeterin die Welt räumlich wahr: Das Raub-Insekt schnappt nur bei dreidimensionalen Seheindrücken zu, zweidimensionale Reize lösen den Reflex hingegen nicht aus.

3D-Kino für Gottesanbeterinnen – samt Zubehör

Bis dahin blieb aber die Frage offen, auf welche Weise die Gottesanbeterin räumliche Tiefe erfasst. Diese Frage haben die britischen Forscher nun geklärt. Sie verwendeten dazu erneut ihr skurriles Testsystem: ein 3D-Kino für Gottesanbeterinnen – samt Zubehör. Für die Brillen nutzten sie das 3D-Konzept, bei dem die Bildtrennung durch die Verwendung von Farbfiltern erfolgt. Durch Bienenwachs befestigten sie die winzigen Farb-Linsen auf den Augen ihrer Versuchstiere. An einer Apparatur befestigt, setzten die Forscher die Gottesanbeterinnen dann vor einen Bildschirm, auf dem Köder erschienen, die in Kombination mit der Brille dreidimensional wirkten. Erneut zeigte sich: Nur bei diesem 3D-Effekt versuchten die Tiere die virtuellen Beute mit ihren langen Fangarmen zu schnappen.

Um nun die Strategie der 3D-Wahrnehmung von Mensch und Insekt zu vergleichen, präsentierten die Forscher den Gottesanbeterinnen Köderbilder aus komplexen Punktmustern, mit denen normalerweise die Fähigkeit zur 3D-Sicht bei Menschen untersucht wird. Wie sie erklären, beruht unsere räumliche Wahrnehmung auf der kombinatorischen Auswertung der Bilddetails, die jedes Auge liefert. Deshalb kann der Mensch auch problemlos dreidimensionale Effekte in Standbildern erfassen. Die Gottesanbeterin nimmt die räumliche Tiefe hingegen nicht anhand der Details wahr, ging aus den Experimenten hervor. Die Insekten reagieren nur auf 3D-Objekte, wenn sie sich bewegen. Den Forschern zufolge bedeutet das: Ihr Gehirn muss nicht die Details des Bildes aufwendig analysieren, sondern es erfasst nur diejenigen Stellen, an denen sich das Bild verändert.

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Potenzial für die Robotik

„Dies ist eine völlig neue Form der 3D-Wahrnehmung, da sie auf Veränderungen im Laufe der Zeit statt auf statischen Bildeindrücken basiert“, resümiert Co-Autor Vivek Nityananda von der Newcastle University. „Bei der Gottesanbeterin hat sich dieses System vermutlich entwickelt, um ihr die Frage zu beantworten: Gibt es Beute in der richtigen Entfernung für mich zu fangen?“ erklärt der Forscher.

Wie die Wissenschaftler betonen, sind die Ergebnisse nicht nur aus biologischer Sicht spannend: Vielleicht verleihen eines Tages die visuellen Verarbeitungskonzepte der Gottesanbeterin Computern oder Robotern eine raffiniert-simple 3D-Wahrnehmung. „Viele Roboter nutzen Stereovision, um ihnen beim Navigieren zu helfen, aber das basiert normalerweise auf dem komplexen menschlichen System der räumlichen Wahrnehmung und ist dadurch sehr rechenaufwendig. Die Form der räumlichen Wahrnehmung dieser Insekten benötigt hingegen weniger Leistung. Dies bedeutet, dass sie nützliche Anwendung in autonomen Low-Power-Robotern finden könnte“, sagt Co-Autor Ghaith Tarawneh.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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Wissenschaftslexikon

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Lä|vu|lin|säu|re  〈[–vu–] f. 19; unz.; Chem.〉 Ketocarbonsäure, die durch Kochen von Fruchtzucker mit verdünnter Salzsäure entsteht u. in der Textilindustrie sowie als Weichmacher verwendet wird [zu lat. laevus ... mehr

Ter|ra|my|cin  〈n. 11; unz.; fachsprachl.〉 = Terramyzin

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