Als optischen Fluss bezeichnet man die Fähigkeit vieler Lebewesen, auf Grund der Eigenbewegung und anhand der Geschwindigkeit, in der Dinge an ihnen vorbeiziehen, eine Information über die zurückgelegte Entfernung zu erhalten. Der optische Fluss ist daher eine wichtige Repräsentation von Bewegungsinformationen.
Der Gedanke, dass Eigenbewegungen des Betrachters Reizmuster erst hervorbringen, die Informationen über die Umwelt enthalten, ist von großer Bedeutung für den ökologischen Ansatz in der Psychologie, aber auch für die Idee des aktiven Sehens.
Der Begriff des optischen Flusses geht auf den Begründer der ökologischen Psychologie J. J. Gibson (1950) zurück. Gibson konzentrierte sich darauf, die Wahrnehmung in der natürlichen Umwelt zu untersuchen, wobei sein Hauptaugenmerk darauf lag, eine Verbindung zwischen dem, was ein Mensch wahrnimmt und seiner eigenen Bewegungen aufzuzeigen. Er war der Meinung, dass Veränderungen des optischen Flusses aufgrund eigener Bewegungen bedeutungshaltige Informationen liefern, die unmittelbar wahrgenommen werden. In gleicher Weise kann auch durch die Bewegung eines Objekts bedeutungshaltige Wahrnehmung entstehen. Gibsons ökologische Theorie geht davon aus, das Wahrnehmung kein konstruktiver Prozess ist, sondern dass Wahrnehmung direkt ohne das Hinzufügen kognitiver Prozesse funktioniert.
Übrigens muss das Gehirn dabei immer Eigenbewegung von Fremdbewegung unterscheiden. Die Erkennung von Objekten, die sich in der Umgebung bewegen, ist eine grundlegende Berechnung, die das visuelle System des Menschen durchführt. Diese Berechnung wird durch die Eigenbewegung des Betrachters erheblich erschwert, da sich dabei ja die meisten Objekte über das Netzhautbild bewegen. Verhaltensstudien deuten darauf hin, dass das visuelle System lokale Konflikte zwischen der Bewegungsparallaxe und den binokularen Disparitätssignalen für die Tiefe erkennen und diese Signale verwenden kann, um sich bewegende Objekte zu erkennen. Kim et al. (2022) beschreiben nun einen neuartigen Mechanismus zur Durchführung dieser Berechnung auf der Grundlage von Neuronen im mittleren Temporalbereich von Makaken mit inkongruenter Tiefenabstimmung für binokulare Disparitäts- und Bewegungsparallaxenhinweise. Neuronen mit inkongruenter Abstimmung reagieren dabei selektiv auf Objektbewegungen, und ihre Antworten sind prädiktiv für Wahrnehmungsentscheidungen, wenn die Tiere darauf trainiert wurden, ein sich bewegendes Objekt während der Eigenbewegung zu erkennen. Dieses Ergebnis belegt eine neue funktionelle Rolle für Neuronen mit inkongruenter Abstimmung für mehrere Tiefenreize, d. h., offenbar gibt es eine bestimmte Art von Nervenzellen, die in der Lage sind, zwischen Eigenbewegung und der Bewegung anderer Objekte zu unterscheiden. Dabei hat dieser neu entdeckte Mechanismus den Vorteil, dass er für jede Stelle des Gesichtsfeldes ausgeführt werden kann, was verglichen mit den komplexen Rechenprozessen des Gehirn einen Zeitvorteil bedeutet.
In der Technik nützt man dieses Phänomen etwa für die optische Computermaus, die Bildstabilisierung von Kameras oder der Sichtnavigation von Robotern.
Literatur
Gibson, J.J. (1950). The Perception of the Visual World. Boston: Houghton Mifflin.
Kim, HyungGoo R., Angelaki, Dora E., DeAngelis, Gregory C., Clark, Damon A., Moore, Tirin, Nandy, Anirvan S., Layton, Oliver W. (2022). A neural mechanism for detecting object motion during self-motion. eLife, 11, doi:10.7554/eLife.74971.
Stangl, W. (2022, 23. mai). Wie kann das Gehirn Eigenbewegung und Fremdbewegung unterscheiden? arbeitsblätter news.
https://arbeitsblaetter-news.stangl-taller.at/wie-kann-das-gehirn-eigenbewegung-und-fremdbewegung-unterscheiden/.