Das Farbensehen bzw. die Farbwahrnehmung ist als Teilbereich des Sehens die Fähigkeit, Licht in Abhängigkeit von dessen Spektrum verschieden wahrzunehmen. Das Farbensehen beruht darauf, dass das Auge über verschiedene Typen von Lichtsinneszellen verfügt, die von Licht jeweils unterschiedlicher Wellenlänge besonders stark gereizt werden, wobei das Gehirn aus dem Erregungsmuster dieser Zellen eine Farbempfindung bildet, wobei unterschiedliche spektrale Zusammensetzungen des Farbreizes auch zur gleichen Farbwahrnehmung führen, weshalb allein aus der wahrgenommenen Farbe die Zusammensetzung des Farbreizes nicht eindeutig erschlossen werden kann.
Das visuelle Wahrnehmungssystem besitzt zwei unterschiedliche Typen von „Lichtrezeptoren“, wobei Stäbchen keine Farben unterschieden werden (skotopisches oder Nachtsehen), während die Zapfen mit drei Typen unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit für das Tagessehen verantwortlich sind. Die Reizantwort braucht eine Leuchtdichte von mindestens 0,1 cd/cm², denn unterhalb dieser Schwelle sind ausschließlich Hell-Dunkel-Unterschiede durch die Stäbchen wahrnehmbar. Die Farbwahrnehmung kann unter bestimmten Dämmerungsbedingungen auch durch die Stäbchen beeinflusst werden, bei vollem Tageslicht sind diese jedoch durch die hohe Lichtintensität gesättigt und tragen nicht zur Farbwahrnehmung bei.
Farbe ist bekanntlich keine Eigenschaft der Umwelt, sondern eine Empfindung, die unter anderem davon abhängt, mit welchen Sinneszellen – den Fotorezeptoren – elektromagnetische Strahlung wahrgenommen wird. Bestimmte Strahlung kann etwa dadurch zum Auge gelangen, dass sie von Gegenständen reflektiert wird, wobei unterschiedliche Lebewesen unterschiedliche Sinneszellen besitzen, die auf unterschiedliche Anteile der elektromagnetischen Strahlung reagieren, und die Welt bzw. Gegenstände deshalb auch unterschiedlich sehen. Bienen etwa können zwar UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 350 Nanometern wahrnehmen, nicht aber Strahlung mit ungefähr 650 Nanometern, d. h., sie sehen etwa kein Rot. Die Unterschiede in der Wahrnehmungsfähigkeit haben zur Folge, dass die Welt der Bienen andere Farben hat als die des Menschen, sofern man bei Bienen überhaupt von Farben sprechen kann. Bienen können etwa zwei für Menschen gleich aussehende Blautöne deutlich unterscheiden, wenn bei einem der UV-Anteil der Strahlung absorbiert und beim anderen reflektiert wird. Die aus menschlicher Sicht roten Mohnblüten erscheinen Bienen UV-farbig, und gelbe Johanniskrautblüten begegnen ihnen als eine Mischung aus UV und Gelb, und das Weiß von Schneeglöckchen wirkt auf sie blau-grün. Mit der Fähigkeit, dank entsprechender Sinneszellen relativ gut Farbtöne unterscheiden zu können, ist der Mensch gegenüber vielen Säugetieren im Vorteil. Bei Katzen etwa ist die Fähigkeit, Farben zu sehen, sehr eingeschränktm denn sie nehmen ihre Umgebung tagsüber vermutlich in so einer Art von Pastelltönen wahr. Was Lebewesen sehen, hängt aber nicht nur von der Art der Sinneszellen, sondern auch von deren Anzahl und vom Bau des Auges ab. Greifvögel wie Bussarde zeichnen sich durch eine besonders hohe Dichte an Lichtsinneszellen aus, wodurch sie nicht nur schärfer, sondern auch sehr viel weiter sehen als Menschen, wobei etwa ein Adler eine Maus bereits aus einer Entfernung von mehreren Hundert Metern entdecken kann. Jede Art von Lebewesen bekommt daher ihr eigenes Bild von der Welt, wobei die Sinnesorgane bzw. die Verarbeitung der Informationen im Gehirn darüber entscheiden, welche Wirklichkeit sie wahrnehmen. Die Unterschiede bei den Sinnesorganen beziehungsweise Wahrnehmungen sind letztlich eine Folge eine Folge der Evolution, denn verschiedene Arten müssen verschiedenen Anforderungen ihrer Umwelt gerecht werden, um zu überleben.
Farbensehen ist übrigens in manchen Fällen auch mehr Illusion als Wirklichkeit, da das menschliche Gehirn fehlende Farben in einem Bild auch ergänzen kann, wie Bannert & Bartels (2013) gezeigt haben, was bei der Betrachtung von Schwarz-Weiß-Fotos bestimmter Objekte vor sich geht. Man zeigte Versuchsteilnehmerinnen und -teilnehmer Schwarz-Weiß-Fotos von Bananen, Brokkoli, Erdbeeren und anderen Objekten, die eine typische Farbe besitzen. Gleichzeitig registrierte man die Hirnaktivität der Probanden und Probandinnen, wobei allein beim Betrachten der Bilder automatisch farbspezifische Aktivierungsmuster im Gehirn entstanden. Diese Muster entsprachen jenen Aktivierungsmustern, die durch die Wahrnehmung der echten Farbreize hervorgerufen werden und die Farbe des jeweiligen Objekts kodieren, sodass sich die charakteristischen Farben der Objekte aus der Hirnaktivität herauslesen ließen. Dabei waren die Farben der Objekte nur in der primären Sehrinde nachweisbar, also jenem Hirnareal früher Reizverarbeitung, das die physikalischen Eigenschaften der Umgebung wahrheitsgetreu widerspiegelt. Dabei ist die primäre Sehrinde gar nicht in der Lage, Objekte zu erkennen oder gar Farbwissen über diese Objekte zu speichern. Offensichtlich wird das Vorwissen über die Farben von Objekten auf die früheste Ebene unseres Sehsinns projiziert, wodurch es dem visuellen System erleichtern wird, Objekte auch unter schlechten Sichtverhältnissen zu erkennen.
Was Menschen wahrnehmen, ist aber in hohem Maße auch kontextabhängig, denn das menschliche Gehirn versucht sich stets der Umgebung und ihren Herausforderungen anzupassen. Das kann man schön an einer lange zurückliegenden Geschichte zeigen: Im Jahre 1824 beklagten sich die Pariser über die Qualität der Stoffe einer renommierten Textilfabrik, denn die bunten Garne, die man ihnen im Ausstellungsraum gezeigt hatte, wären nicht diesselben wie in den Stoffen, die nach Hause mitgenommen hatten. Allerdings lag dieser Unterschied nicht an der materiellen Beschaffenheit der Stoffe, sondern an der Wahrnehmung der Käufer, denn der bunte Kontext, in dem die Kunden die Stoffe im Ausstellungsraum wahrgenommen hatten, veränderte sich dann zu Hause, denn für sich alleine betrachtet sehen Farben stets anders aus als eingebettet in den Kontext anderer Farben.
Untersuchungen (Thorstenson et al., 2015) haben gezeigt, dass auch Stimmungen die Farbwahrnehmung beeinflussen können: Studenten mussten sich Videoclips ansehen, die entweder Traurigkeit, eine positive Stimmung verbreiteten oder emotional neutral waren. Danach mussten sie Farbtafeln den Grundfarben zugeordnen, wobei die Farben eine sehr geringe Farbsättigung besaßen, sodass eine korrekte Zuordnung nur bei präziser Farbwahrnehmung möglich war. Nach dem traurigen Film konnten die Probanden die Farbzuordnung wesentlich schlechter durchführen als nach dem neutralen oder fröhlichen, wobei vor allem bei Blau- und Gelbtönen die Zuordnungen fehlerhaft waren. Da man weiß, dass Menschen, die an Depressionen leiden, weniger gut Farbkontraste wahrnehmen können, liegt es möglicherweise an der Dopaminkonzentration.
Farbennamen sind vermutlich universelle Kategorien
Der Zusammenhang zwischen Farbwahrnehmung und Farbbenennung führte in der Wissenschaft zu zwei Hypothesen: Die Relativisten behaupten, dass Sprache nicht nur Dinge nach Farbe kategorisiert, sondern auch Einfluss darauf nimmt, wie Menschen das tun (Sapir-Whorf-Hypothese), während die Universalisten behaupten, dass Farbenerkennung allein durch die visuelle Wahrnehmung und deren Verarbeitung im Gehirn vorgegeben wird, da es Kategorien gibt, die den fast allen Sprachen zu finden sind. Bei Tests mit Kleinkindern hat man nun in einer raffinierten Versuchsanordnung den Primat der visuellen Kategorien vor den sprachlichen nachgewiesen. Yang et al. (2016) ließen fünf bis sieben Monate alte Kleinkinder verschiedene geometrische Figuren einmal in Grün und Blau und einmal in verschiedenen Grüntönen betrachten, während gleichzeitig die Messung der Hirnaktivitäten erfolgte (s. u.). Es zeigte sich dabei, dass die zwei verschiedenen Farben bei Kleinkindern ähnlich wie bei Erwachsenen im visuellen Cortex unterschiedlich repräsentiert sind, was darauf hindeutet, dass Farbkategorien etwas Universelles darstellen.
Linktipp: https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Farbwahrnehmung (17-11-21)
Literatur & Quellen
Bannert, Michael & Bartels, Andreas (2013). Decoding the yellow of a gray banana. Current Biology, doi:10.1016/j.cub.2013.09.016.
Thorstenson, C. A., Pazda, A. D. &AJ Elliot (2015). Sadness impairs color perception. Psychological Science 0956797615597672, first published on August 25.
Yang, Jiale, Kanazawa, So, Yamaguchi, Masami K. & Kurik, Ichiro (2016). Cortical response to categorical color perception in infants investigated by near-infrared spectroscopy. PNAS. Doi: 10.1073/pnas.1512044113.