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„Expandierendes Loch"

Optische Täuschung erweitert Pupillen

Die Wahrnehmung der Expansion der Dunkelheit kann die Pupillen des menschlichen Auges erweitern, wie bei der Erwartung des Eintritts in einen dunklen Raum. © Laeng, Nabil, und Kitaoka

Nehmen Sie beim Blick auf dieses Bild eine Ausdehnung der schwarzen Mitte wahr, als ob Sie in einen dunklen Tunnel laufen? 86 Prozent der Menschen gaukelt die Abbildung diesen Effekt vor, berichten Forscher. Ihre genaueren Untersuchungen dieses Wahrnehmungsphänomens zeigen, dass die optische Täuschung sogar eine Reaktion im Auge verursacht: Obwohl sich die Helligkeit nicht real verändert, wird eine Erweiterung der Pupillen ausgelöst, um mehr Licht einzulassen, als ob es tatsächlich dunkler werden würde. Dies verdeutlicht, dass sich die Pupillen nicht nur passiv an das einfallende Licht anpassen, sondern komplex gesteuert werden, sagen die Wissenschaftler.

Wir sehen Bewegung, wo es eigentlich keine gibt: Rädchen, die sich scheinbar drehen, Bereiche, die im Augenwinkel schaukeln…: Obwohl sie eigentlich statisch sind, lösen bestimmte Muster in Abbildungen Eindrücke von Bewegungen oder Veränderungen aus. Diese optischen Täuschungen können uns zum Staunen bringen – doch sie sind mehr als eine bloße Kuriosität oder Spielerei: Die Wahrnehmungsphänomene können Wissenschaftlern Einblicke darin ermöglichen, wie der Mensch auf optische Reize reagiert und sich ein Bild von seiner Umwelt macht. Die Forscher um Bruno Laeng von der Universität Oslo richten in diesem Zusammenhang nun den Blick auf eine interessante Form der optischen Täuschung, die bisher nicht wissenschaftlich beschrieben wurde: das „expandierende Loch“.

Sich scheinbar ausdehnende Dunkelheit

Die dynamische Illusion wird dabei von einem kreisförmigen Schattenfleck hervorgerufen, der zur Mitte hin ins Schwarze verläuft und auf einem Hintergrund mit kleinen Punkten abgebildet ist. „Dieses Bild löst bei den meisten Menschen den ausgeprägten Eindruck eines optischen Flusses aus – als ob der Beobachter in ein dunkles Loch oder einen Tunnel hineinfährt“, sagt Laeng. Im Rahmen ihrer Studie haben er und seine Kollegen genauer untersucht, welche Faktoren zu dem Wahrnehmungsphänomen führen und wie die Augen auf die optische Täuschung reagieren. Sie präsentierten dazu 50 Probanden mit normalem Sehvermögen verschiedene Varianten des expandierenden Lochs und baten sie, subjektiv zu bewerten, wie stark sie die Bewegungs-Illusion wahrnehmen. Während die Teilnehmer das Bild betrachteten, erfassten die Forscher zudem die unbewussten Verengungen beziehungsweise Erweiterungen der Pupillen über einen Eye-Tracker.

Zunächst zeigte sich: Beim Standardmodell mit einem Schatten, der zentral ins Schwarze verläuft, war der Effekt am stärksten. 86 Prozent der Probanden nahmen bei dieser Version die illusorische Ausdehnung wahr. Etwa 80 Prozent sahen den Effekt allerdings auch, wenn das Loch einen weißen oder farbigen Schattenverlauf mit einem hellen Zentrum aufwies. In diesem Fall entsteht der Eindruck, als bewege man sich in einen heller werdenden Bereich. Aus den subjektiven Beschreibungen der Probanden ging allerdings hervor, dass die Stärke der Illusion in allen Fällen individuell sehr unterschiedlich ausgeprägt war.

Pupillen reagieren wie bei Lichtveränderungen

Wie das Team weiter berichtet, spiegelte sich die Wahrnehmung der Illusion in interessanter Weise in den Augenreaktionen wider: Die Forscher fanden heraus, dass schwarze Löcher bei den Teilnehmern eine Erweiterung der Pupillen hervorriefen, während die farbigen Löcher zu einer Verengung der Pupillen führten. Im Fall der schwarzen Löcher konnten Laeng und seine Kollegen auch nachweisen, dass sich der Pupillendurchmesser der Teilnehmer umso stärker erweiterte, je intensiver sie ihre Wahrnehmung der Illusion subjektiv einschätzten. Es zeichnet sich damit ab, dass die optische Täuschung das Gehirn dazu verleitet, eine Veränderung der Pupillen auszulösen, um sich an die erwarteten Lichtveränderungen anzupassen, so wie es geschieht, wenn wir uns tatsächlich in Bereiche mit neuen Lichtverhältnissen hineinbewegen.

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„Hier zeigen wir anhand der Illusion des ‚expandierenden Lochs‘ auf, dass die Pupille nicht nur auf die Menge an Lichtenergie reagiert, die tatsächlich in das Auge fällt, sondern auch darauf, wie wir Licht wahrnehmen – selbst wenn dieses ‚Licht‘ wie in der Illusion nur imaginär ist“, sagt Laeng. „Pupillenerweiterung oder -verengung ist also kein Mechanismus wie bei einer Fotozelle, die etwa eine Türöffnung auslöst. Vielmehr stellt sich das Auge auf das wahrgenommene und sogar imaginäre Licht ein, nicht nur auf die physikalischen Effekte“, so der Wissenschaftler.

Bisher bleibt allerdings noch eine interessante Frage offen: Warum scheint eine Minderheit für die Täuschung nicht empfänglich zu sein? Es zeichnet sich somit weiteres Forschungspotenzial ab, sagen die Wissenschaftler. Interessant wäre ihnen zufolge außerdem aufzuklären, inwieweit auch unterschiedliche Tierarten die gleiche Illusion wahrnehmen wie wir. „Zukünftige Studien könnten andere Arten von physiologischen oder körperlichen Veränderungen aufdecken, die ‚Licht‘ auf die Funktionsweise von Täuschungen werfen können“, sagt Laeng.

Quelle: Frontiers, Fachartikel: Frontiers in Human Neuroscience, doi: 10.3389/fnhum.2022.877249

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