Wie persönlich ist unsere Wahrnehmung im Alltag?

Nr. 163 • 22. November 2022

Jeder Mensch sieht die Welt mit eigenen Augen – und mit dem eigenen Gehirn. Tatsächlich unterscheiden sich die visuellen Wahrnehmungsleistungen im Alltag erheblich zwischen den einzelnen Personen. Wie können diese Unterschiede genutzt werden, um Wahrnehmungsfunktionen in komplexen natürlichen Szenen zu verstehen? Der Psychologe und Neurowissenschaftler Prof. Dr. Daniel Kaiser will mit seiner Arbeitsgruppe Neuroinformatik am Mathematischen Institut der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) den Unterschieden auf die Spur kommen. Jetzt hat er einen vom European Research Council geförderten Starting Grant „PEP“ (Personalized priors) How individual differences in internal models explain idiosyncrasies in natural vision eingeworben. Mit dem ERC Starting Grant möchte er Erklärungen für unsere persönliche Wahrnehmung der Umwelt liefern. Das Vorhaben wird in den kommenden fünf Jahren mit knapp 1,5 Millionen Euro gefördert.

JLU-Präsident Prof. Dr. Joybrato Mukherjee gratuliert Prof. Kaiser herzlich zu diesem herausragenden Erfolg: „Prof. Kaiser kombiniert in seiner Forschung neurowissenschaftliche Untersuchungsmethoden mit innovativen Methoden der computergestützten Datenanalyse. Ich bin sicher, dass wir von ihm wichtige Erkenntnisse zu grundlegenden Mechanismen der visuellen Wahrnehmung erwarten dürfen. Wir sind froh, dass durch die Arbeitsgruppe Neuroinformatik der wissenschaftliche Schwerpunkt der JLU in der Wahrnehmungsforschung weiter gestärkt wird.“

„In jedem Augenblick unseres Alltagslebens sind wir mit einer überwältigenden Menge an visueller Information konfrontiert“, erklärt Prof. Kaiser: „Moderne Theorien gehen davon aus, dass unser Gehirn diese Masse an Information dadurch besser verstehen kann, dass es die aufgenommenen Eindrücke mit internen Modellen der Welt – gewissermaßen idealen ,Schablonen‘ für unsere Alltagsumgebungen – vergleicht und somit effizienter einordnen kann. Wenn wir zum Beispiel eine Küche betreten, dann fällt es uns leichter, die visuelle Information zu verarbeiten, wenn dieser Raum unserem Idealbild einer Küche entspricht.“

In seinem ERC-Vorhaben untersucht Prof. Kaiser, wie sich solche internen Modelle zwischen Personen unterscheiden, und wie diese Unterschiede genutzt werden können, um Wahrnehmungsfunktionen in komplexen natürlichen Szenen zu verstehen. Dazu nutzt er mit seinem Team kreative Zeichenaufgaben, in denen Probandinnen und Probanden für sie typische Umgebungen (beispielsweise eine für sie idealtypische Küche) darstellen. Die damit gewonnenen Informationen über die internen Modelle einzelner Personen sollen dazu dienen, individuelle Unterschiede in der Wahrnehmung zu modellieren. Dazu schaffen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Computer virtuelle Umgebungen, zum Beispiel unter Einsatz künstlicher neuronaler Netze, die den internen Modellen einer Person möglichst nahekommen oder sich – im Gegenteil – von ihnen systematisch unterscheiden.  

Um die Verarbeitung solcher Umgebungen zu untersuchen, nutzen die Forschenden eine Kombination von innovativen Methoden der Neurowissenschaft (zum Beispiel Aufnahme von Gehirnaktivität mittels funktioneller MRT und EEG) und der computergestützten Datenanalyse (neuronale Dekodierung und künstliche neuronale Netzwerkmodelle). Dadurch lässt sich beschreiben, wie individuelle Unterschiede in internen Modellen unserer Umwelt die Verarbeitung in unserem Gehirn beeinflussen – von der Ankunft eines Lichtreizes in unserem Auge bis zur komplexen Verarbeitung über verschiedene Gehirnbereiche hinweg. 

Das Projekt entwickelt damit zum einen eine umfassende Methodik, um die Inhalte der internen Modelle sichtbar zu machen. Es liefert zum anderen einen neuen Erklärungsansatz dafür, warum Wahrnehmungseffizienz im Alltag bei verschiedenen Personen zum Teil drastisch variieren kann. Prof. Kaiser möchte mit der im Projekt etablierten Forschungsmethodik vielfältige Anwendungsmöglichkeiten liefern: „So könnten in Zukunft Unterschiede in Wahrnehmungsfunktionen über die Lebensspanne oder Wahrnehmungsveränderungen in klinischen Störungsbildern auf völlig neue Art beschrieben und erklärt werden.“

Prof. Dr. Daniel Kaiser hat seit 1. Oktober 2021 die Tenure-Track-Professur für Neuroinformatik im Mathematischen Institut (Fachbereich 07 – Mathematik und Informatik, Physik, Geographie) der JLU inne und leitet dort die Arbeitsgruppe Neuroinformatik. Er ist Mitglied im „Center for Mind, Brain and Behavior“ der Universitäten Gießen und Marburg, im vom Land Hessen geförderten Clusterprojekt „The Adaptive Mind“ und im DFG-geförderten Sonderforschungsbereich SFB/TRR 135 „Kardinale Mechanismen der Wahrnehmung“.

Daniel Kaiser studierte von 2007 bis 2012 Diplom-Psychologie an der Universität Regensburg Er arbeitete anschließend als Doktorand am Center for Mind/Brain Sciences (CIMeC) an der Universität Trient, Italien, wo er im Jahr 2015 in Kognitions- und Neurowissenschaften promoviert wurde und anschließend ein Jahr lang als Postdoc forschte. Nach einem Wechsel an die Freie Universität Berlin im Jahr 2017 führte ihn die nächste berufliche Station nach England, wo er von 2019 bis 2021 als Lecturer an der Universität York tätig war.

Mit seiner Forschung will Prof. Kaiser grundlegende Mechanismen der visuellen Wahrnehmung entschlüsseln. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei darauf, wie sich Menschen erfolgreich in komplexen natürlichen Umgebungen zurechtfinden und welche Gehirnprozesse dies unterstützen. 

• Weitere Informationen
  https://www.danielkaiser.net
  Prof. Dr. Daniel Kaiser — Mathematisches Institut (uni-giessen.de)

• Kontakt
  Prof. Dr. Daniel Kaiser
  Mathematisches Institut der JLU Gießen
  Arbeitsgruppe Neuroinformatik
  Arndtstraße 2, 35392 Gießen
  Telefon: 0641 99-32110 / 0641 99-32191 (Sekr.)

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