E15 Schlussfolgerung und Rekonstruktion der Welt

Thema

Diese Wahrnehmung ist keine passive Kopie der Umgebung, sondern eine Schätzung, die aus sensorischen Informationen und Vorwissen konstruiert wird. Laut einer Bayes'schen Interpretation kombiniert das Nervensystem beide Quellen, um den wahrscheinlichsten Zustand der Umgebung zu erschließen. Dieses Prinzip hilft, Illusionen, Wahrnehmungskonstanz und Kontexteffekte zu erklären, insbesondere bei mehrdeutigen sensorischen Informationen. Ist Vorwissen genauer oder gewichtiger als neue sensorische Evidenz, orientiert sich die endgültige Schätzung stärker an dieser vorherigen Erwartung.

Die Kombination verschiedener sensorischer Quellen kann die Genauigkeit dieser Schätzung verbessern. Liefern zwei Messungen teilweise unabhängige Informationen über dieselbe Variable, kann eine Integration, gewichtet nach ihrer Unsicherheit, eine Schätzung mit geringerer Varianz als jede Messung allein erzeugen. Dieses Prinzip erklärt die Vorteile des binokularen Sehens, des binauralen Hörens und der Kombination von Sehen, Vestibularsystem und Propriozeption bei der Haltungskontrolle. Ist eine Quelle genauer, hat sie in einer annähernd optimalen Integration mehr Gewicht in der resultierenden Wahrnehmung.

Ein generatives Modell repräsentiert die sensorischen Signale, die verschiedene mögliche Zustände der Umgebung erzeugen sollen. In prädiktiven Verarbeitungsmodellen werden intern generierte Vorhersagen kontinuierlich mit den tatsächlich empfangenen Signalen verglichen. Abweichungen zwischen beiden führen zu Vorhersagefehlern. Diese Fehler können genutzt werden, um interne Schätzungen zu aktualisieren und zukünftige Diskrepanzen zu reduzieren. Je größer die Differenz zwischen einer Vorhersage und sensorischen Informationen ist, desto größer ist das Signal, das zur Korrektur des internen Modells zur Verfügung steht, abhängig von der jeweiligen Genauigkeit.

Der Kalman-Filter liefert ein mathematisches Beispiel für diese Kombination aus Vorhersage und Beobachtung in linearen Systemen mit Gaußschem Rauschen. Seine Verstärkung bestimmt, wie stark eine neue Messung im Verhältnis zur vorherigen Vorhersage gewichtet wird, basierend auf den Unsicherheiten beider. Ist die Messung genau, wird die Schätzung stark in Richtung dieser Genauigkeit korrigiert; ist sie verrauscht, wird der auf dem vorherigen Zustand basierenden Vorhersage mehr Gewicht beigemessen. Einige Modelle der Wahrnehmung und der motorischen Steuerung verwenden ähnliche Prinzipien, um zu beschreiben, wie das Nervensystem Körper- und Umgebungszustände aus unvollkommenen Signalen schätzt.

Diese Mechanismen ermöglichen die Interpretation verschiedener Wahrnehmungsphänomene. Bei der Wahrnehmungskonstanz nutzt das Gehirn Kontextinformationen, um relativ stabile Eigenschaften von Objekten trotz veränderter Bedingungen wie der Beleuchtung zu schätzen. Bei der multisensorischen Integration kann einer zuverlässigeren Modalität ein höheres Gewicht beigemessen werden und die gemeinsame Wahrnehmung teilweise dominieren. Bei der Gummihandillusion können ausreichend kohärente visuelle, taktile und propriozeptive Reize die Einschätzung des Gehirns bezüglich Körperposition und -zugehörigkeit vorübergehend verändern. Die höhere räumliche und zeitliche Kohärenz dieser multisensorischen Reize erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass das Wahrnehmungssystem sie einer gemeinsamen Ursache zuschreibt und folglich seine Körperrepräsentation aktualisiert.

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