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Umwelt+Natur

Erst das Hirn schafft den Raum

Das Experiment ist einfach und dabei immer wieder verblüffend: Schließen Sie ein Auge und versuchen Sie, einen Faden durch ein Nadelöhr zu ziehen – es wird Ihnen kaum gelingen, auch wenn Sie das mit zwei offenen Augen spielend schaffen.

Ähnlichen Frust erlebt der Unfallpatient mit Augenklappe, der mit ausgestrecktem Arm versucht, in eine Tasse auf dem Tisch Tee einzugießen, und dabei ein kleines Fußbad anrichtet.

Zwar liefert die Linse unseres Auges das Bild einer dreidimensionalen Welt – allerdings nur in zwei Dimensionen. Dennoch besitzen wir umfassende und erstaunlich präzise Informationen über die Tiefe des Raumes. Wesentliche Anhaltspunkte verdanken wir der Tatsache, daß wir beidäugig (binokular) sehen. Beim Menschen beträgt der durchschnittliche Pupillenabstand rund sechs Zentimeter. Im Nahbereich wird deshalb eine Blüte auf der linken Netzhaut an einer etwas anderen Stelle abgebildet als auf der rechten – jedes Auge beobachtet sie aus einem leicht unterschiedlichen Blickwinkel.

Diese Disparität (Ungleichheit) kann man sehr deutlich erkennen, wenn man den Daumen der ausgestreckten Hand abwechselnd mit dem linken und mit dem rechten Auge betrachtet: Er scheint dann vor dem Hintergrund hin und her zu springen. Der Unterschied ist um so größer, je weiter zwei Objekte in der Tiefe voneinander entfernt sind. Die Disparität gibt also Auskunft über Entfernungsunterschiede und damit über die räumliche Tiefe bei zwei oder mehreren Punkten. Rufen disparate Bilder einen Eindruck von Tiefe hervor, so sprechen die Fachleute von Stereopsis.

Fixieren wir die Tasse auf dem Tisch, dann laufen die Sehachsen unserer Augen in einem Winkel aufeinander zu. Je geringer der Abstand der Tasse, um so größer der Winkel. Hat unser Gehirn erst einmal die Bild-Verschiebung auf der Retina sowie die Konvergenz unserer Augen festgestellt, so ist der Rest nur noch eine Sache der Verrechnung: Nach dem Prinzip der trigonometrischen Landvermessung kann unser Wahrnehmungssystem jetzt mit Hilfe der Triangulation den absoluten Abstand der Teetasse ermitteln.

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Allerdings ist knapp ein Zehntel der Bevölkerung überhaupt nicht in der Lage, stereoskopisch zu sehen – was sich manchmal erst beim Augentest für den Führerschein herausstellt. Andere Menschen müssen mit nur einem sehenden Auge zurechtkommen. Trotzdem sind auch Angehörige dieser beiden Gruppen fähig, räumlich zu sehen.

Das stereoskopische Sehen spielt nämlich nur im Nahbereich eine wichtige Rolle. Jenseits von etwa 200 Meter Entfernung hat es praktisch keine Bedeutung mehr. „Wir denken landläufig, das beidäugige Sehen sei extrem wichtig dafür, daß wir den Raum auch in der Tiefe wahrnehmen. Das ist aber sicher übertrieben“, erklärt Prof. Heinrich Bülthoff vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen. „Schließen Sie ein Auge, oder decken Sie es ab, und die Welt sieht für Sie immer noch fast genauso aus, wie Sie sie zuvor gesehen haben. Sie haben höchstens etwas größere Schwierigkeiten, Ihren Tee in die Tasse zu gießen, ohne etwas danebenzuschütten, oder eine Treppe hinunterzusteigen.“

Für unsere jagenden und sammelnden Vorfahren hatte das stereoskopische Sehen noch einen hanz handefestn Vorteil. Viele Tiere sind in ihrem heimischen Umfeld hervorragend getarnt. Nur mit Mühe erkennen wir zum Beispiel ein unbeweglich am Waldrand stehendes Reh. Beidäugiges Sehen erlaubt es jedoch, die Elemente dieser Figur aus ihrem Hintergrund zu lösen – und sie als mögliche Beute zu identifizieren. Das gelingt zwar auch, wenn wir den Standort wechseln: Die Bewegungsparallaxe liefert gleichfalls Hinweise auf die Position der Objekte im Raum. Doch wer sich bewegt, verrät sich und schlägt so unter Umständen seine Beute in die Flucht oder macht einen Feind auf sich aufmerksam.

Stereoskopisches Sehen erlaubt dagegen die Trennung von Figur und Hintergrund, ohne daß wir uns von der Stelle rühren müssen. Bei den meisten Säugetieren funktioniert beidäugiges Sehen ähnlich wie beim Menschen. Wie aber liegen die Dinge bei Fischen oder Vögeln, deren Augen doch in nahezu entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind?

„Viele von ihnen verfügen ebenfalls über einen binokularen Überlappungsbereich, in dem dann auch beidäugiges Sehen möglich ist“, erklärt Bülthoff. Während das menschliche Auge nur eine Netzhautvertiefung (Fovea) besitzt, ist beispielsweise das Falken-Auge mit zwei solchen Bereichen schärfsten Sehens ausgestattet. Die eine Fovea befindet sich, wie beim Menschen, auf der optischen Sehachse. Die andere ist am Rande des Auges so in Flugrichtung plaziert, daß sich die betreffenden Blickfelder beider Augen überlappen. Auf diese Weise können die Vögel Tiefe und Entfernung ermitteln.

Ob räumliches Sehen beim Menschen angeboren oder erlernt ist, darüber gab es jahrzehntelang heftigen Streit zwischen Nativisten – sie hielten die Stereopsis für angeboren – und Empiristen, die Lernvorgänge für die Entwicklung dieser Fähigkeit verantwortlich machen.

„Neugeborene können noch nicht stereoskopisch sehen“, betont Bülthoff. „In sogenannten Babylabors hat man herausgefunden, daß es drei bis sechs Monate dauert, bis diese Fähigkeit entwickelt ist. Die Tiefenwahrnehmung durch beidäugiges Sehen muß also erlernt werden.“

Andererseits gibt es offenbar eine angeborene Tiefenwahrnehmung, wie der berühmte Versuch von Eleanor Gibson und Richard Walk zeigt: Kommen Babys, die über eine Glasplatte krabbeln, an eine aufgemalte Stufe, so halten sie dort an, weil sie diese Simulation als reale Tiefe ansehen. Es sieht demnach so aus, als „wüßten“ wir von Geburt an, daß die Welt dreidimensional ist. Doch erst die Verbindung von angeborenen Faktoren mit späteren Erfahrungen macht es möglich, daß wir uns sicher in der Tiefe des Raumes zurechtfinden.

Hans W. Wolf
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