Handlungsinduktionen durch die
visuelle Wahrnehmung von Linear- und Drehbewegungen im
Sport
Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades einer Doktorin der Philosophie (Dr. phil.) im Fachbereich 05 der Universität Kassel
vorgelegt von:
Claudia Classen
Die Dissertation wurde im Januar 2013 mit dem Titel „Handlungspriming durch Ereignisse aus sportlichen Umweltsituationen – Zum Einfluss visueller Wahrnehmung von Linear- und Drehbewegungen sowie Geschwindigkeit auf die Handlungssteuerung“ zur Begutachtung eingereicht.
ABBILDUNGSVERZEICHNIS...IV TABELLENVERZEICHNIS………...………...……..….VIII ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS...X
THEORETISCHER TEIL ... 1
1 EINLEITUNG ... 1
2 SPEZIELLE ASPEKTE VISUELLER BEWEGUNGSWAHRNEHMUNG ... 7
2.1 WAHRNEHMUNG VON LINEAR- UND DREHBEWEGUNGEN SOWIE BEWEGUNG IN DIE TIEFE ... 10
2.2 WAHRNEHMUNG VON BEWEGUNGSGESCHWINDIGKEIT ... 12
3 DIE SIMON AUFGABE –EINE METHODE ZUR UNTERSUCHUNG DER HANDLUNGSSTEUERUNG ... 15
3.1 MODELLE DER HANDLUNGSSTEUERUNG – VON DER LINEARITÄT ZUR PARALLELITÄT ... 15
3.2 METHODEN ZUR UNTERSUCHUNG DER HANDLUNGSSTEUERUNG ... 20
3.2.1 Interferenzparadigmen ... 21
3.2.2 Induktionsparadigmen ... 21
3.3 DER SIMON EFFEKT ... 23
3.3.1 Erklärungen für den Simon Effekt ... 26
3.3.1.1 Das Model der dimensionalen Überlappung ... 28
3.3.1.2 Die Hypothesen der referenziellen Kodierung und der ... 35
Aufmerksamkeitsverschiebung ... 35
3.3.1.3 Die Theorie der Ereigniskodierung ... 40
3.3.2 Analyse experimenteller Bedingungen in Simon Aufgaben ... 49
3.3.2.1 Bedingungen für das Auftreten eines Simon Effekts ... 49
3.3.2.2 Bedingungen zur Modulierung des Simon Effekts ... 54
3.3.2.3 Bedingungen zur Umkehrung des Simon Effekts ... 60
3.3.2.4 Bedingungen, die ein Ausbleiben des Simon Effekts bewirken ... 63
3.3.3 Forschungsstand zum richtungsbasierten Simon Effekt ... 65
4 FRAGESTELLUNGEN ... 75
4.1 BEGRÜNDUNG ... 75
4.2 FORSCHUNGSFRAGEN ... 76
EMPIRISCHER TEIL ... 78
5 STUDIENÜBERGREIFENDE METHODISCHE GRUNDLAGEN ... 78
5.1 MESSSYSTEM UND ECHTZEITMESSUNG ... 78
5.3 STUDIENÜBERGREIFENDE MERKMALE DER VERSUCHSABLÄUFE ... 84
5.4 STATISTIK ... 84
5.4.1 Datenanalyse ... 84
5.4.2 Abhängige Variablen ... 87
5.4.3 Stichprobenumfangsplanung ... 88
6 STUDIE I–DREHRICHTUNGSBASIERTER SIMON EFFEKT? ... 90
6.1 EINFÜHRUNG ... 90
6.2 EXPERIMENT 1:DREHBEWEGUNG EINER EINFACHEN GEOMETRISCHEN FIGUR... 96
6.2.1 Methode ... 97
6.2.2 Ergebnisse ... 101
6.2.3 Diskussion ... 103
6.3 EXPERIMENT 1A:DREHBEWEGUNG EINER EINFACHEN GEOMETRISCHEN FIGUR MIT EYE-TRACKING ... 109
6.3.1 Methode ... 110
6.3.2 Ergebnisse ... 112
6.3.3 Diskussion ... 115
6.4 EXPERIMENT 2:DREHBEWEGUNG EINER REALEN PERSON (RIESENFELGUMSCHWUNG RÜCKWÄRTS AM HOCHRECK) ... 117
6.4.1 Methode ... 118
6.4.2 Ergebnisse ... 122
6.4.3 Diskussion ... 124
6.5 DISKUSSION DER STUDIE I ... 126
7 STUDIE II-TIEFENBEWEGUNGSBASIERTER SIMON EFFEKT ... 130
7.1 EINFÜHRUNG ... 130
7.2 EXPERIMENT 3:LINEARBEWEGUNG EINER EINFACHEN GEOMETRISCHEN FIGUR IN DIE RÄUMLICHE TIEFE ... 133
7.2.1 Methode ... 133
7.2.2 Ergebnisse ... 138
7.2.3 Diskussion ... 142
7.3 EXPERIMENT 4:LINEARBEWEGUNG EINER REALEN PERSON IN DIE RÄUMLICHE TIEFE ... 146
7.3.1 Methode ... 146
7.3.2 Ergebnisse ... 150
7.3.3 Diskussion ... 152
7.4 DISKUSSION DER STUDIE II ... 153
8 STUDIE III–WAHRNEHMUNGS-HANDLUNGSKOPPLUNG DURCH UNTERSCHIEDLICHE BEWEGUNGSGESCHWINDIGKEITEN? ... 156
8.2 EXPERIMENT 5:LINEARBEWEGUNG EINER GEHENDEN UND LAUFENDEN PERSON ... 161
8.2.1 Methode ... 162
8.2.2 Ergebnisse ... 165
8.2.3 Diskussion ... 167
8.3 EXPERIMENT 6:GEHEN,LAUFEN UND SPRINTEN AUF DEM LAUFBAND ... 168
8.3.1 Methode ... 170
8.3.2 Ergebnisse ... 173
8.3.3 Diskussion ... 174
8.4 DISKUSSION DER STUDIE III ... 175
9 ZUSAMMENFASSENDE DISKUSSION ... 178
9.1 ZUSAMMENFASSUNG DER EXPERIMENTERGEBNISSE ... 178
9.2 EINORDNUNG DER STUDIENERGEBNISSE IN EFFEKTBASIERTE KONZEPTE ZUR HANDLUNGSSTEUERUNG ... 181
9.3 FAZIT UND AUSBLICK ... 185
LITERATUR ... 189 ANHANG A
ANHANG B ANHANG C
A
BBILDUNGSVERZEICHNISABB.1SEITENANSICHT EINES RHESUSAFFENGEHIRNS MIT DEM PRIMÄREN VISUELLEN KORTEX UND EINIGEN EXTRASTRIÄREN AREALEN. DER SCHWARZE ANTEIL DER KREISDIAGRAMME STELLT DIE ANZAHL RICHTUNGSSENSITIVER NEURONEN DAR (FST=FUNDUS DES SULCUS TEMPORALIS SUPERIOR;MT= MEDIOTEMPORALES AREAL;MST= MEDIOSUPERIOTEMPORALES AREAL;STP=
SUPERIOR-TEMPORALES POLYSENSORISCHES AREAL;V1= PRIMÄRE SEHRINDE;V2= SEKUNDÄRES VISUELLES AREAL,V3= TERTIÄRES VISUELLES AREAL,V4= VISUELLES AREAL 4;VIP=VENTRAL-INTRAPARIETALES AREAL)(ALBRIGHT &STONER,1995 MOD. IN HAARMEIER,2006,S.44). ... 7
ABB.2DER DORSALE (PARIETALE) UND VENTRALE (TEMPORALE)VERARBEITUNGSPFAD VISUELLER INFORMATIONEN.IN DER ORGANISATIONSSTRUKTUR SIND DIE ÜBERMITTELTEN REIZEIGENSCHAFTEN DARGESTELLT (F=FARBE,T= RÄUMLICHE TIEFE,G =GESTALT,B=BEWEGUNG)(MÜSSELER,2008,S.22). ... 8
ABB.3REIZE ZUR BESTIMMUNG RICHTUNGSSENSIBLER NEURONEN IM MT UND MST.OBEN: LINEARE BEWEGUNG DER PUNKTE NACH RECHTS/LINKS UND OBEN/UNTEN.UNTEN: DREHENDE (LINKS), EXPANDIERENDE UND KONTRAHIERENDE BEWEGUNG DER PUNKTMUSTER (RECHTS)(MODIFIZIERT NACH DUFFY UND WURTZ (1991A,S.1332)). ... 10
ABB.4DARSTELLUNG DES ANTWORTVERHALTENS EINES NEURONS A(LINKER TEIL DER ABBILDUNG) UND EINES NEURONS B(RECHTER TEIL DER ABBILDUNG) IM MST EINES AFFEN.NEURON A ANTWORTET MIT EINER HOHEN FEUERUNGSRATE AUF EINEN EXPANDIERENDEN STIMULUS (LINKS-OBEN), WÄHREND ES AUF EINEN GEGEN DEN UHRZEIGERSINN DREHENDEN STIMULUS FAST NICHT FEUERT (LINKS-UNTEN).NEURON B FEUERT STARK AUF EINEN GEGEN DEN UHRZEIGERSINN DREHENDEN (RECHTS-OBEN) UND NUR SCHWACH AUF EINEN EXPANDIERENDEN STIMULUS (RECHTS-UNTEN)(GOLDSTEIN &IRTEL,2008,S.245). ... 11 ABB.5STUFENMODELL DER INFORMATIONSVERARBEITUNG (SCHMIDT,1991,S.18). ... 16
ABB.6SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DES COMMON-CODING ANSATZ NACH PRINZ (1997,S.130)... 18
ABB.7AUFSCHLAG IM TENNIS ZUR VERANSCHAULICHUNG DES COMMON CODING PRINZIPS AN EINEM PRAKTISCHEN BEISPIEL (QUELLE: HTTP://WWW.DW.DE/IMAGE/0,,15174468_4,00.JPG). ... 19
ABB.8EXPERIMENTELLES DESIGN VON SIMON UND RUDELL (1967)(LINKE SEITE) UND VON SIMON UND SMALL (1969)(RECHTE SEITE).IN BEIDEN SKIZZEN WIRD EINE DER BEIDEN MÖGLICHEN INKOMPATIBLEN VERSUCHSDURCHGÄNGE DARGESTELLT (MODIFIZIERT NACH HOMMEL,2011,S.190). ... 23
ABB.9DARSTELLUNG DES EXPERIMENTELLEN DESIGNS EINER KLASSISCHEN VISUELLEN SIMON AUFGABE.PROBANDEN SOLLEN MIT EINEM RECHTEN ODER LINKEN TASTENDRUCK AUF EINEN FARBSTIMULUS REAGIEREN (HIER:FARBE ROT = LINKE TASTE;FARBE BLAU = RECHTE TASTE).DER FARBSTIMULUS IN FORM EINES KREISES WIRD AUF DER LINKEN ODER RECHTEN SEITE EINES DISPLAYS DARGESTELLT.DIE INFORMATION DER RÄUMLICHEN POSITION IST AUFGABENIRRELEVANT, FÜHRT ABER ZU EINER AUTOMATISCHEN REAKTIONSAKTIVIERUNG DER RÄUMLICH KOMPATIBLEN REAKTION (DARGESTELLT DURCH DEN GESTRICHELTEN PFEIL).STIMMT DIE REIZPOSITION MIT DER POSITION DER REAKTIONSTASTE ÜBEREIN, KANN DIE REAKTION SCHNELLER
AUSGEFÜHRT WERDEN, ALS WENN KEINE ÜBEREINSTIMMUNG VORLIEGT. ... 25
ABB.10SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DER NEURONALEN VERSCHALTUNG DER AN DER GESICHTSFELDABHÄNGIGEN
TACHISTOSKOPISCHEN DARBIETUNG BETEILIGTEN HIRNSTRUKTUREN.LG=LINKES GESICHTSFELD;RG=RECHTES GESICHTSFELD (JÄNCKE,2006,S.596) ... 26 ABB.11REAKTIONSZEITEN UND FEHLERRATEN FÜR NEUN VERSCHIEDENE REIZ-REAKTIONS-KOMBINATIONEN (MODIFIZIERT NACH
FITTS &SEEGER,1953,S.203). ... 28
ABB.13SKIZZE DER IRRELEVANTEN RÄUMLICHEN INFORMATIONEN DER REIZE BEI LAMBERTS ET. AL (1992)(MODIFIZIERT NACH
LAMBERTS ET. AL,1992,S.118). ... 37
ABB.14 FMRT-AKTIVIERUNGSMUSTER AUF VERSCHIEDENE VISUELLE REIZE (HÄUSER,GESICHTER UND STÜHLE, S. OBERER TEIL DER ABBILDUNG)DER LINKE TEIL DER ABBILDUNG ZEIGT DIE AREALE, DIE AM STÄRKSTEN AUF DIE DREI VERSCHIEDENEN REIZARTEN ANTWORTEN.DIE DREI RECHTEN BILDER ZEIGEN DIE AKTIVITÄTSAREALE SEPARIERT NACH DER REIZART (MODIFIZIERT NACH ISHAI,1999,S.9381 UND 9383). ... 42
ABB.15SKIZZE DER THEORIE DER EREIGNISCODIERUNG (TEC).A:SITUATION VOR DER ERSTEN AUSFÜHRUNG EINER HANDLUNG. ZWISCHEN DEN MERKMALEN DES MOTORISCHEN PROGRAMMS (MP) UND DESSEN HANDLUNGSEFFEKTEN (HE) BESTEHEN NOCH KEINE VERBINDUNGEN.B:DAS MOTORISCHE PROGRAMM WIRD ERSTMALS AUSGEFÜHRT, WAS ZU ZEITNAHEN SENSORISCHEN KONSEQUENZEN FÜHRT.C:NACH WIEDERHOLTEM AUSFÜHREN DES MOTORISCHEN PROGRAMMS UND DEM KONSEQUENTEN AUFTRETEN DERSELBEN HANDLUNGSEFFEKTE ENTSTEHEN HANDLUNGS-EFFEKT-VERKNÜPFUNGEN.D:BEI EINER BESTEHENDEN FUNKTIONALEN EINHEIT ZWISCHEN MP UND HE, KANN DAS MP DURCH DIE VORSTELLUNG VON HE AKTIVIERT WERDEN (HOMMEL &NATTKEMPER,2011,S.85). ... 44
ABB.16DER SIMON EFFEKT AUS DER SICHT DER TEC (HOMMEL & NATTKEMPER, 2011, S. 89). SIEHE TEXT FÜR ERLÄUTERUNGEN. ... 46
ABB.17SKIZZE DES VERSUCHSAUFBAUS BEI BUETTI UND KERZEL (2009,S.819).A= KOMPATIBLE BEDINGUNG,B= INKOMPATIBLE BEDINGUNG.SIEHE TEXT FÜR NÄHERE ERLÄUTERUNGEN (IMA=INITIAL MOVEMENT ANGLE). ... 50
ABB.18EFFEKTFUNKTION FÜR DIE HORIZONTALE UND VERTIKALE DIMENSION DES EXPERIMENTS 1 BEI WIEGAND UND WASCHER (2005,S.456).DIE GRÖßE DES SIMON EFFEKTS IST GEGEN DIE MITTLEREN REAKTIONSZEITEN DER GRUPPIERTEN DEZILE AUFGETRAGEN.DIE SCHWARZE LINIE STELLT EINEN ABNEHMENDEN EFFEKT IN EINEM HORIZONTALEN S-R-ARRANGEMENT DAR UND DIE UNTERBROCHENE LINIE STELLT EINEN STABILEN BIS NICHT-ABNEHMENDEN EFFEKT IN EINEM VERTIKALEN S-R-ARRANGEMENT DAR. ... 56
ABB.19SKIZZE DES EXPERIMENTELLEN DESIGNS VON UMILTÀ UND LIOTTI (1987, MODIFIZIERT,S.84).IN DER SOA-BEDINGUNG ERSCHIENEN DIE BEIDEN RAHMEN 500MS VOR DEM RELEVANTEN STIMULUS. ... 63
ABB.20DER REIZ- UND REAKTIONS-APPARAT AUS DER STUDIE VON HASBROUCQ UND GUIARD (1991,S.253). ... 64
ABB.21SKIZZE DES VERSUCHSAUFBAUS BEI MICHAELS (1988)(MODIFIZIERT,S.234).SIEHE TEXT FÜR ERLÄUTERUNGEN... 66
ABB.22SKIZZE DES VERSUCHSABLAUFS DES EXPERIMENTS 1A BEI BOSBACH (2004,S.51). ... 69
ABB.23LICHTPUNKTLÄUFER-STIMULUS AUS EXPERIMENT 4 VON BOSBACH (2004,S.120). ... 72
ABB.24ÜBERSICHT ÜBER DIE VERWENDETEN REIZE IM EXPERIMENTELLEN DESIGN BEI WITTFOTH ET AL.(2006,S.923).DAS EXPERIMENT ENTHIELT SOWOHL REIZE ZUR GENERIERUNG EINES RICHTUNGSBASIERTEN SIMON EFFEKTS (LINKER TEIL DER ABBILDUNG), ALS AUCH REIZE ZUR GENERIERUNG EINES POSITIONSBASIERTEN SIMON EFFEKTS (RECHTER TEIL DER ABBILDUNG) SOWIE EINE NEUTRALE BEDINGUNG (MITTE). ... 73
ABB.25PROZENTUALE FEHLWERTRATE ALS FUNKTION DER VERSUCHSBLÖCKE (N=50; PRO BLOCK WURDEN 22UHRABFRAGEN DURCHGEFÜHRT). ... 79
ABB.26GRAPHISCHE DARSTELLUNG DER MAXIMAL FEHLENDEN TICKS ÜBER DIE VERSUCHSBLÖCKE (N=50; PRO BLOCK WURDEN 22 UHRABFRAGEN DURCHGEFÜHRT). ... 80
ABB.27MITTELWERTE ÜBER DIE INDIVIDUELLEN MEDIANE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN ALS FUNKTION DER BUNTFARBEN IN ABHÄNGIGKEIT VOM HINTERGRUND (* P<0,05). ... 83
ABB.28VERSCHIEDENE ANORDNUNGEN VON DREHKNOPF UND DISPLAYZEIGER (WARRICK,1947 ZITIERT DURCH LOVELESS,1962,S. 366). ... 90
ABB.29VERSUCHSAUFBAU BEI GUIARD (1983) MIT DER HANDHALTUNG AN DER 6:30-UHR-POSITION (PRINZ,1998,S.18). ... 92
ABB.30SKIZZE DES VERSUCHSABLAUFS VON EXPERIMENT 1(LINKS).IM RECHTEN TEIL DER ABBILDUNG SIND DIE WEITEREN MÖGLICHKEITEN DARGESTELLT, WIE DER RELEVANTE STIMULUS NACH DER SOA PRÄSENTIERT WURDE.HINWEIS:DIE HIER DARGESTELLTEN REIZE ENTSPRECHEN EINER GRÖßE VON 640X480PIXEL UND WURDEN MITTIG BEI EINER DISPLAY-AUFLÖSUNG VON 1024X768PIXEL DARGESTELLT. ... 98
ABB.31DARSTELLUNG DER MITTLEREN REAKTIONSZEITEN UND STANDARDFEHLER ALS FUNKTION DER DREHRICHTUNGSBASIERTEN KOMPATIBILITÄT ÜBER DIE VIER STUFEN DES FAKTORS SOA IN EXPERIMENT 1. ... 102
ABB.32GRAPHISCHE DARSTELLUNG DER MITTLEREN REAKTIONSZEITEN UND STANDARDFEHLER ALS FUNKTION DER
RICHTUNGSKOMPATIBLEN UND –INKOMPATIBLEN DURCHGÄNGE IN ABHÄNGIGKEIT DER FAKTOREN FARBERSCHEINUNGSORT UND SOA IN EXPERIMENT 1. ... 103
ABB.33ÜBERSICHT ÜBER DIE INDIVIDUELLEN DREHRICHTUNGSBASIERTEN SIMON EFFEKTE ALLER PROBANDEN IN ABHÄNGIGKEIT DER FAKTOREN FARBERSCHEINUNGSORT UND SOA DES EXPERIMENTS 1.DIE SCHWARZE LINE STELLT DEN MITTELWERT DAR. ... 106 ABB.34ÜBERSICHT ÜBER DIE INDIVIDUELLEN DREHRICHTUNGSBASIERTEN SIMON EFFEKTE ALS FUNKTION DER FAKTOREN
FARBERSCHEINUNGSORT UND SOA DES EXPERIMENTS 1A (N=9).DIE SCHWARZE LINE STELLT DEN MITTELWERT DAR (ROT MARKIERTE PROBANDEN S.DISKUSSION). ... 113
ABB.35DARSTELLUNG DER GEMITTELTEN FIXATIONSPOSITIONEN (N=9) IN DEN UNTERSCHIEDLICHEN
BEWEGUNGSRICHTUNGSBEDINGUNGEN (IU VS.GU).LINKS:FIXATIONSPOSITIONEN IM ENTSPRECHENDEN GRÖßENVERHÄLTNIS ZUM STIMULUS.DER MITTLERE ABSTAND DER FIXATIONSPOSITIONEN ZUM URSPRUNG (ZENTRUM DES BILDSCHIRMS) FÜR DIE BEWEGUNGSRICHTUNG IU LIEGT BEI R = 0,45CM (RANGE = 0,15 - 0,88CM) UND FÜR GU BEI R = 0,44CM (RANGE = 0,18-0,78CM).RECHTS:VERGRÖßERTE DARSTELLUNG DER FIXATIONSPOSITIONEN.EINGEKREISTE FIXATIONEN STAMMEN VON DEMSELBEN PROBANDEN.EINE AUF HORIZONTALER EBENE VERSCHOBENE MITTLERE FIXATIONSPOSITION LÄSST SICH FÜR ALLE PROBANDEN BEOBACHTEN. ... 114
ABB.36DARSTELLUNG DER FIXATIONSPOSITIONEN DER VIER STUFEN DES FAKTORS SOA AUS EXPERIMENT 1A (N=9).EINGEKREISTE FIXATIONEN STAMMEN VON DEMSELBEN PROBANDEN.DIE FIXATIONSPOSITIONEN IN VERTIKALER EBENE UNTERSCHEIDEN SICH STATISTISCH NICHT ZWISCHEN DEN STUFEN DES FAKTORS SOA. ... 114
ABB.37VERSUCHSABLAUF DES EXPERIMENTS 2(SIEHE ERLÄUTERUNGEN IM TEXT).OBEN RECHTS: DIE FARBWECHSELPOSITIONEN 12-,3-,6- UND 9-UHR. ... 119
ABB.38MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN ALS FUNKTION DER DREHRICHTUNGSBASIERTEN
KOMPATIBILITÄT IN ABHÄNGIGKEIT DER FARBWECHSELPOSITIONEN IN EXPERIMENT 2. ... 122 ABB.39REIZE AUS DER UNTERSUCHUNG VON STINS UND MICHAELS (1997,S. 33).DEN RELEVANTEN STIMULUS STELLT DER
AUSGEFÜLLTE KREIS DAR.LINKS: DER RELEVANTE STIMULUS SCHEINT DURCH DEN TEXTURGRADIENTEN NÄHER (PROXIMAL). RECHTS: DER RELEVANTE STIMULUS SCHEINT DURCH DEN TEXTURGRADIENTEN WEITER ENTFERNT (DISTAL).BEIDE REIZE (ELLIPSEN RECHTS UND LINKS VOM FIXATIONSPUNKT) SIND VON DERSELBEN GRÖßE UND HABEN DEN GLEICHEN ABSTAND ZUM FIXATIONSPUNKT. ... 131
ABB.40ÜBERSICHT ÜBER DIE RÄUMLICHE KOMPATIBILITÄT DER STIMULUS-EIGENSCHAFTEN BEWEGUNGSRICHTUNG UND POSITION MIT DEN VERTIKAL ANGEORDNETEN REAKTIONSTASTEN (S. UNTEN-LINKS) FÜR DEN FALL DES S-R-MAPPINGS: BLAU-OBERE REAKTIONSTASTE/ ROT-UNTERE REAKTIONSTASTE.DIE KUGELN SIND HIER ZUM ZEITPUNKT DES FARBWECHSELS DARGESTELLT.
DIE DISTALE BEWEGUNGSRICHTUNG DER KUGEL IST IN DIESEM FALL MIT DER OBEREN REAKTIONSTASTE KOMPATIBEL, WÄHREND EINE PROXIMALE BEWEGUNG MIT DER UNTEREN REAKTIONSTASTE KOMPATIBEL (RICHTUNGSINKOMPATIBEL) IST.DIE POSITION DER KUGEL ZUM ZEITPUNKT DES FARBWECHSELS KANN DABEI EBENFALLS EINE INTENDIERTE HANDLUNG INDUZIEREN.LINKS: DIE PROXIMALE FARBWECHSELPOSITION (P1) IST MIT DER UNTEREN REAKTIONSTASTE KOMPATIBEL, STELLT ALSO DEN
INKOMPATIBLEN FALL DAR.MITTE: DIE MITTLERE FARBWECHSELPOSITION (P2) STELLT DEN POSITIONSNEUTRALEN FALL DAR, DA SIE WEDER MIT DER OBEREN, NOCH MIT DER UNTEREN REAKTIONSTASTE KOMPATIBEL IST.RECHTS: DIE DISTALE
FARBWECHSELPOSITION (P3) IST MIT DER OBEREN REAKTIONSTASTE KOMPATIBEL, STELLT ALSO DEN POSITIONSKOMPATIBLEN FALL DAR.HINWEIS: IN DER HINTERGRUNDBEDINGUNG FÄRBT SICH ALLES, WAS IN DEN BEISPIELDISPLAYS GRAU IST IN
ENTWEDER BLAU ODER ROT, WÄHREND DIE KUGEL GRAU BLEIBT. ... 134
ABB.41DARSTELLUNG DER MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN ALS FUNKTION DER BEWEGUNGSRICHTUNG IN ABHÄNGIGKEIT DER FARBWECHSELPOSITION IN EXPERIMENT3(STATISTISCHE SIGNIFIKANZEN WURDEN HIER AUS GRÜNDEN DER ÜBERSICHTLICHKEIT NICHT GRAFISCH DARGESTELLT UND SIND DEM TEXT ZU ENTNEHMEN). ... 139
ABB.42DARSTELLUNG DER MITTLEREN REAKTIONSZEITEN UND STANDARDFEHLER FÜR DIE REAKTIONEN MIT DER OBEREN UND UNTEREN REAKTIONSTASTE IN ABHÄNGIGKEIT DER BEWEGUNGSRICHTUNG UND POSITION DES FARBWECHSELS IN EXPERIMENT 3. ... 141
ABB.43REIZE DES EXPERIMENTS 4.RECHTS:FARBWECHSELPOSITION = 1, RELEVANTER STIMULUS = GRÜN,RÜCKANSICHT.LINKS: FARBWECHSELPOSITION = 3, RELEVANTER STIMULUS = MAGENTA,FRONTALANSICHT.BEIDE BEWEGUNGSRICHTUNGEN (PROXIMAL, DISTAL) WURDEN FÜR BEIDE KÖRPERANSICHTEN REALISIERT.DIE FARBWECHSELPOSITION 2(HIER NICHT
DARGESTELLT) BEFAND SICH GENAU ZWISCHEN DEN HIER DARGESTELLTEN RÄUMLICHEN POSITIONEN AUF DER WEGSTRECKE DES KÜNSTLICHEN KORRIDORS. ... 147
ABB.44GRAPHISCHE DARSTELLUNG DER MITTLEREN REAKTIONSZEITEN UND STANDARDFEHLER ALS FUNKTION DER
BEWEGUNGSRICHTUNG IN ABHÄNGIGKEIT DER RÄUMLICHEN POSITION (P1,P2,P3) DER PERSON AUF DER WEGSTRECKE ZUM ZEITPUNKT DES ERSCHEINENS DES RELEVANTEN REIZES, GETRENNT FÜR DAS DRÜCKEN DER OBEREN UND UNTEREN TASTE IN EXPERIMENT 4. ... 151
ABB.45SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DES REIZDISPLAYS (A) UND DER REAKTIONSPLATTE (B) IN EXPERIMENT 2 BEI SPIJKERS (1987, MODIFIZIERT,S.293)(F=FIXATIONSPUNKT). ... 157
ABB.46SKIZZE DES VERSUCHSABLAUFS VON EXPERIMENT 5(LINKS).IM RECHTEN TEIL DER ABBILDUNG SIND DIE WEITEREN
MÖGLICHKEITEN DARGESTELLT, WIE DER RELEVANTE STIMULUS NACH DER SOA PRÄSENTIERT WURDE. ... 162
ABB.47MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN ALS FUNKTION DES FAKTORS RICHTUNGSBASIERTE KOMPATIBILITÄT IN ABHÄNGIGKEIT DER FAKTOREN GESCHWINDIGKEIT UND FARBERSCHEINUNGSORT DES EXPERIMENTS 5 (RIK=RICHTUNGSINKOMPATIBEL, RK=RICHTUNGSKOMPATIBEL). ... 166 ABB.48SKIZZE DER STIMULUS-PRÄSENTATION EINES VERSUCHSDURCHGANGS IN EXPERIMENT 6.IN DIESEM BEISPIEL DIENEN DIE
BEWEGUNGSRICHTUNG LINKS UND DIE NIEDRIGSTE BEWEGUNGSGESCHWINDIGKEIT (6 KM/H) ALS IRRELEVANTE REIZINFORMATION.OBEN RECHTS SIND BEISPIELHAFT ZWEI AUSSCHNITTE FÜR DIE MITTLERE (9 KM/H) UND DIE HÖCHSTE BEWEGUNGSGESCHWINDIGKEIT (12 KM/H) DARGESTELLT. ... 171 ABB.49MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN ALS FUNKTION DER RICHTUNGSBASIERTEN KOMPATIBILITÄT IN
T
ABELLENVERZEICHNISTAB.1KLASSIFIZIERUNG VON REIZ-REAKTIONS- UND REIZ-REIZ ENSEMBLES DURCH DIMENSIONALE ÜBERLAPPUNG AUF DER
RELEVANTEN UND IRRELEVANTEN DIMENSION (MODIFIZIERT NACH KORNBLUM,1994,S.131). ... 31 TAB.2MITTELWERTE UND STANDARDABWEICHUNGEN FÜR DIE ERGEBNISSE DES EXPERIMENTS AUS HOFMANN (2012)(N=24)...
... ANHANG A-1 TAB.3G*POWER-PROTOKOLL (FAUL ET AL.,2009) ZUR STUDIENÜBERGREIFENDE STICHPROBENUMFANGSPLANUNG. ... ANHANG A-2 TAB.4KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER REAKTIONSZEITVARIABLEN AUS EXPERIMENT 1(N=20). ...
... ANHANG A-3 TAB.5MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN (MS) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 1(N=20). ...
... ANHANG A-4 TAB.6KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER VARIABLEN DER WAHLFEHLERQUOTEN (RELATIVE
HÄUFIGKEITEN) AUS EXPERIMENT 1(N=20). ... ANHANG A-5 TAB.7MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER WAHLFEHLERQUOTEN (RELATIVE HÄUFIGKEITEN) ALLER FAKTOREN AUS
EXPERIMENT 1(N=20). ... ANHANG A-6 TAB.8MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN (MS) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 1A (N=9).ANHANG A-7 TAB.9KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER VARIABLEN DER BLICKFIXATIONSPOSITIONEN (CM) AUS
EXPERIMENT 1A (N=9). ... ANHANG A-8 TAB.10MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER BLICKFIXATIONSPOSITIONEN (CM) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 1A (N=9).
... ANHANG A-9 TAB.11KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG ALLER REAKTIONSZEITVARIABLEN DES EXPERIMENTS 2. ...
... ANHANG A-10 TAB.12MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN (MS) DER FAKTORSTUFENKOMBINATIONEN AUS EXPERIMENT 2.
... ANHANG A-11 TAB.13KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER WAHLFEHLERQUOTENVARIABLEN (RELATIVE HÄUFIGKEITEN)
AUS EXPERIMENT 2(N=20). ... ANHANG A-12 TAB.14MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER WAHLFEHLERQUOTEN (RELATIVE HÄUFIGKEITEN) ALLER
FAKTORSTUFENKOMBINATIONEN AUS EXPERIMENT 2(N=20). ... ANHANG A-13 TAB.15KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG ALLER REAKTIONSZEITVARIABLEN DES EXPERIMENTS 3(N=18).
... ANHANG B-1 TAB.16MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN (MS) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 3(N=18). ...
... ANHANG B-3 TAB.17KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER WAHLFEHLERQUOTENVARIABLEN (RELATIVE HÄUFIGKEITEN)
AUS EXPERIMENT 3(N=18). ... ANHANG B-5 TAB.18MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER WAHLFEHLER (RELATIVE HÄUFIGKEITEN) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 3
(N=18). ... ANHANG B-6 TAB.19KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER REAKTIONSZEITVARIABLEN (IN MS) AUS EXPERIMENT 4
(N=20). ... ANHANG B-7 TAB.20MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER ALLER REAKTIONSZEITVARIABLEN AUS EXPERIMENT 4(N=20). ... ANHANG B-9
TAB.21KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER WAHLFEHLERQUOTENVARIABLEN (RELATIVE HÄUFIGKEITEN) AUS EXPERIMENT 4(N=20). ... ANHANG B-11 TAB.22MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER WAHLFEHLER (RELATIVE HÄUFIGKEITEN) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 4
(N=20). ... ANHANG B-12 TAB.23KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER REAKTIONSZEITVARIABLEN AUS EXPERIMENT 5(N=19).
... ANHANG C-1 TAB.24MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 5(N=19). .... ANHANG C-2 TAB.25KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER WAHLFEHLERQUOTENVARIABLEN (RELATIVE HÄUFIGKEITEN)
AUS EXPERIMENT 5(N=19). ... ANHANG C-3 TAB.26MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER WAHLFEHLER (RELATIVE HÄUFIGKEITEN) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 5
(N=19). ... ANHANG C-4 TAB.27KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER REAKTIONSZEITVARIABLEN AUS EXPERIMENT 6(N=19).
... ANHANG C-5 TAB.28MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER REAKTIONSZEITEN ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 6(N=19). .... ANHANG C-6 TAB.29KOLMOGOROV-SMIRNOV-TEST AUF NORMALVERTEILUNG DER WAHLFEHLERQUOTENVARIABLEN (RELATIVE HÄUFIGKEITEN)
AUS EXPERIMENT 6(N=19). ... ANHANG C-7 TAB.30MITTELWERTE UND STANDARDFEHLER DER WAHLFEHLER (RELATIVE HÄUFIGKEITEN) ALLER FAKTOREN AUS EXPERIMENT 6
A
BKÜRZUNGSVERZEICHNISAFM = METHODE ADDITIVER FAKTOREN (ENGL. ADDITIVE FACTORS METHOD)
ASH = HYPOTHESE DER AUFMERKSAMKEITSVERSCHIEBUNG (ENGL. ATTENTION SHIFT HYPOTHESIS) CCA = PRINZIP GEMEINSAMER KODIERUNG (ENGL. COMMON CODING APPROACH)
DCACH = (ENGL.) DISPLAY-CONTROL ARRANGEMENT CORRESPONDENCE HYPOTHESIS
DO-MODEL = MODELL DIMENSIONALER ÜBERLAPPUNG (ENGL. DIMENSIONAL OVERLAP MODEL) EEG = ELEKTROENZEPHALOGRAMM
EMG = ELEKTROMYOGRAPHIE
ERP = EREIGNISKORRELIERTE POTENZIALE (ENGL. EVENT-RELATED BRAIN POTENTIALS) FMRT = FUNKTIONELLE MAGNETRESONANZTOMOGRAPHIE
GU = GEGEN DEN UHRZEIGERSINN IMH = IDEOMOTORISCHE HYPOTHESE IU = IM UHRZEIGERSINN
LPS = LOBULUS PARIETALIS SUPERIOR
LRP = LATERALISIERTES BEREITSCHAFTSPOTENZIAL (ENGL. LATERALIZED READINESS POTENTIAL) MST = MEDIOSUPERIOTEMPORALES AREAL
MT = MEDIOTEMPORALES AREAL
PET = POSITRONENEMISSIONSTOMOGRAPHIE PMTA = (ENGL.) PREMOTOR THEORY OF ATTENTION PRÄ-SMA = PRÄ-SUPPLEMENTÄR-MOTORISCHES AREAL
RCH = HYPOTHESE DER REFERENZIELLEN KODIERUNG (ENGL. REFERENTIAL CODING HYPOTHESIS) SOA = STIMULUS ONSET ASYNCHRONITÄT
SRC = REIZ-REAKTIONSKOMPATIBLITÄT (ENGL. STIMULUS RESPONSE COMPATIBILITY) SSE = (ENGL.) SOCIAL SIMON EFFECT
Theoretischer Teil
1
Einleitung
In sportlichen Handlungssituationen nehmen wir eine Vielzahl an Bewegungsinformationen visuell wahr. Diese visuell wahrgenommenen Bewegungsinformationen werden in die eigene Handlungsplanung integriert. Die Integration in die eigene Handlungskontrolle kann dabei ganz automatisch, d.h. unbewusst, stattfinden. Dieser Umstand wird vor allem dann rele-vant, wenn schnelle Reaktionen auf sich ändernde Umweltsituationen gefordert sind. Sport-ler müssen häufig sehr schnell auf z.B. Aktionen des Gegners oder MitspieSport-lers reagieren. Dabei nehmen sie Informationen über die Positionen und Laufwege der Mit- und Gegenspie-ler in Sportspielen, die Flugkurven von Bällen, die Angriffs- und Abwehraktionen des Gegners in Kampfsportarten, usw. visuell wahr. Solche Bewegungen liefern unter anderem Informati-onen über Richtungen und Geschwindigkeiten. Der Einfluss der visuellen Wahrnehmung die-ser beiden Bewegungsmerkmale auf die Handlungssteuerung des Beobachters bildet den Gegenstand dieser Arbeit.
In Theorien zur Informationsverarbeitung wurden Wahrnehmung und Handlungssteuerung lange Zeit als zwei Komponenten eines seriellen Prozesses betrachtet, welcher mit der Auf-nahme sensorischer Informationen beginnt und mit der Ausführung einer motorischen Fer-tigkeit endet. Nach diesem sensomotorischen Ansatz kann ausgehend von abgeschlossenen Wahrnehmungsprozessen auf Basis der erfolgten Informationsverarbeitung eine geeignete motorische (Re)Aktion zunächst ausgewählt und anschließend ausgeführt werden (z.B. Aschersleben, 2008). Von diesem sogenannten linearen Modell der Informationsverarbei-tung nahm man an, dass die VerarbeiInformationsverarbei-tungsrichInformationsverarbei-tung unidirektional Art ist. Motorische Prozes-se wurden ausschließlich mit der Steuerung von Bewegungen in Verbindung gebracht (Hoh-mann, Heinen & Raab, 2010). Eine der ersten Theorien, die keine Trennung zwischen Wahr-nehmung und Handlung propagiert, sondern davon ausgeht, dass die Handlungsmöglichkei-ten einer Person ganz wesentlich dessen Wahrnehmung beeinflussen, stammt von James J. Gibson (1977; 1979) und wird als ökologischer Ansatz bezeichnet. Dieser Ansatz geht davon aus, dass der Mensch sich in der Auseinandersetzung mit der Umwelt Angebote
(af-fordances) erschließt, die er aufgrund seiner Handlungsmöglichkeiten nutzen kann. Das
be-deutet, dass die Handlungsmöglichkeiten einer Person dessen Wahrnehmung durch Lenkung der Aufmerksamkeit auf bestimmte Objekteigenschaften moderiert (z.B. Aschersleben, 2008). Gibsons Ansatz ist umstritten, seine Ideen dienen aber als Grundlage für viele nach-folgend entwickelte Theorien zur menschlichen Informationsverarbeitung, die eine Kopplung von Wahrnehmung und Handlung postulieren (Müsseler, 2008).
In den letzten Jahren mehrten sich verhaltens- und neurowissenschaftliche Befunde, die eine Kopplung von Wahrnehmung und Handlung stützen. Das Wiederaufleben der ideomo-torischen Theorie (z.B. Herbart, 1816; James, 1890), die Entdeckung von Spiegelneuronen (Rizzolatti, Fadiga, Gallese & Fogassi, 1996) und die Embodiment-Forschung (z.B. Glenberg, 1997; Klatzky, MacWhinney & Behrmann, 2008) sind nur einige Beispiele, die in diesem Zu-sammenhang erwähnt werden sollen. Auch in der Sportwissenschaft gewinnen Wahrneh-mungs- und Handlungskopplungen immer mehr an Bedeutung. Hier steht vor allem die Ex-pertiseforschung im Fokus des Interesses, da unterschiedliche Wahrnehmungs- und Beurtei-lungsleistungen von Experten mit spezieller sensomotorischer Erfahrung und Novizen auf-schlussreiche Erkenntnisse über unterschiedliche kognitive Verarbeitungsprozesse liefern. So ist z.B. aus Untersuchungen mit bildgebenden Verfahren bekannt, dass die visuelle Wahr-nehmung sportlicher Bewegungen aus der eigenen Sportart eine höhere Gehirnaktivität her-vorruft, als die visuelle Wahrnehmung von sportlichen Bewegungen, die nicht zum eigenen Bewegungsrepertoire gehören (Calvo-Merino, Glaser, Grèzes & Passingham, 2004). Dabei sind die bei der Beobachtung von Bewegungen aus dem eigenen Bewegungsrepertoire akti-ven Gehirnbereiche auch bei der Vorbereitung und Durchführung dieser Bewegungen aktiv. Dieses Spiegelsystem (mirror system, Rizzolatti, Fogassi & Gallese, 2001) stellt ein neurophy-siologisches Korrelat für die funktionale Annahme von Wahrnehmungs- und Handlungskopp-lung dar.
Weitere Befunde für den Zusammenhang zwischen Wahrnehmung und Handlung stammen aus Studien, die belegen, dass zum einen die visuelle Diskriminationsleistung von Bewegun-gen von der eiBewegun-genen Ausführungsqualität dieser Bewegung abhängt und zum anderen die Voraussage von Bewegungsverläufen deutlich besser für die Wahrnehmung eigener Bewe-gungsausführungen als fremder -ausführungen ist. Des Weiteren gelingt die Beurteilung von Bewegungen deutlich besser, wenn biomechanisch mögliche, anstatt biomechanisch unmög-liche Bewegungen wahrgenommen werden, u.v.m. (Überblick bei Wilson & Knoblich, 2005).
Die Verbindung zwischen Wahrnehmung und Handlung zeichnet sich durch einen bidirektio-nalen Charakter aus (James, 1890; Prinz, 1997). Dadurch ist die Herangehensweise bei der Untersuchung dieser Kopplung von zwei Seiten möglich: (1) Welche Einflüsse haben Hand-lungen auf die Wahrnehmung und (2) welche Einflüsse hat Wahrnehmung auf HandHand-lungen? Für die erstgenannte Herangehensweise gibt es verschiedene Methoden: Neben Prismen-Adaptationsversuchen (Helmholtz, 1866; Stratton, 1897), die schon im 19. Jahrhundert durchgeführt wurden, stammen Befunde dafür, dass Handlungen die Wahrnehmung beein-flussen auch aus Untersuchungen mit Doppeltätigkeitsaufgaben (Jolicoeur, 1999; Müsseler & Wühr, 2002) und aus Untersuchungen mittels Interferenzparadigmen (Überblick bei Prinz, 1997). Bezüglich des Einflusses von Wahrnehmung auf die Handlungssteuerung und somit die zweite und für diese Arbeit zentrale Herangehensweise, lassen sich zahlreiche Befunde aus Untersuchungen anführen, die unter dem Begriff der Reiz-Reaktionskompatibilität (engl.:
stimulus-response compatibility, SRC) (Fitts & Deininger, 1954; Fitts & Seeger, 1953)
zusam-mengefasst werden können. Hierbei lässt sich feststellen, dass Probanden in kompatiblen Reiz-Reaktionskombinationen Aufgaben schneller und akkurater ausführen können, als in
inkompatiblen Konfigurationen zwischen den Reizen und Reaktionen (Bashore, 1990). Dieser
Umstand wird auf einen Induktionsprozess auf kognitiver Ebene bei der Verarbeitung der Reizmerkmale und der Verarbeitung der Reaktionsmerkmale zurückgeführt (Hommel, Müs-seler, Aschersleben & Prinz, 2001; Kornblum, Hasbroucq & Osman, 1990; Prinz, 1997).
Als ein besonders robustes Phänomen hat sich dabei der sogenannte Simon Effekt1 (Simon & Rudell, 1967; Simon & Small, 1969) bewährt. Dieser Effekt tritt auf, wenn Versuchspersonen in einem Reaktionszeitexperiment „räumliche Reaktionen auf nicht-räumliche Merkmale räumlich variierender Reize ausführen“ (Hommel, 2006, S. 26). Wenn also ein Proband in einem Reaktionszeitexperiment mit einem rechten oder linken Tastendruck auf das nicht-räumliche Merkmal (z.B. Farbe) eines Reizes reagieren soll, hat die aufgabenirrelevante Posi-tion des Reizes (z. B. rechts oder links) einen Einfluss auf die ReakPosi-tion des Probanden dahin-gehend, dass Reaktionen schneller ablaufen, wenn die Reaktionstaste mit der Reizposition übereinstimmt. Die räumlich ähnliche Reaktion wird durch die wahrgenommenen Position des Reizes induziert (Handlungspriming) (Prinz, 1997), was im kompatiblen Fall zu einer schnellen Handlungsinitiierung und im inkompatiblen Fall zu einem Konflikt bei der Reakti-onsauswahl führt (z.B. Hommel, 1995; Simon, Mewaldt, Acosta & Jing-Mei Hu, 1976;
1 Die Bezeichnung „Simon Effect“ wurde erstmals von Hedge und Marsh (1975, S. 428) verwendet und hat sich
fels, van der Molen & Keuss, 1985). Diese eher zufällige Entdeckung (Simon, 2011) durch Simon und Rudell (1967) und Simon und Small (1969) ermöglicht eine sehr spezifische Un-tersuchung der Interaktionen zwischen Wahrnehmung und Handlung (Hommel, 2011b). Der Simon Effekt wurde zunächst – im Hinblick auf die visuelle Wahrnehmung2 - ausschließlich mittels statischer Reize erforscht (die Reize erscheinen ruhend an einer bestimmten räumli-chen Position auf einem Bildschirm) und viele Theorien über die Ursaräumli-chen dieses Phäno-mens wurden entwickelt (s. Kapitel 3.3.1).
Andererseits kann eine Induktion aber auch durch die Richtung einer visuell wahrgenomme-nen Bewegung erzeugt werden, wie Bosbach (2004) anhand einer umfangreichen Untersu-chung dieses ForsUntersu-chungsgegenstands nachwies. Sie konnte durch Anwendung des Simon Paradigmas in Reaktionszeitexperimenten mit dynamischen Reizdisplays ermitteln, dass die Richtungsinformation einer visuell wahrgenommenen Bewegung per se einen „richtungsba-sierten Simon Effekt“ (Bosbach, 2004, S. 46) erzeugen kann. Stimmt also die Bewegungsrich-tung eines sich bewegenden Reizes (z.B. nach rechts) mit dem Ort überein, an dem die Reak-tion stattfindet (z.B. rechts von der Körpermitte), dann können ReakReak-tionen schneller erfol-gen, als wenn keine Übereinstimmung (z.B. Richtung: nach links/ Reaktion: rechts von der Körpermitte) besteht, obwohl dieses Reizmerkmal zur korrekten Bearbeitung der Aufgabe irrelevant ist.
In sportlichen Umweltsituationen muss häufig in Bruchteilen einer Sekunde die richtige Auswahl einer für die Situation geeigneten Handlung getroffen werden. Da solche Situatio-nen eine schnelle Handlungsausführung erfordern, wird die Handlung soweit wie möglich vorbereitet. Kommt es bei der Informationsverarbeitung zwischen den visuell wahrgenom-menen Richtungsinformationen mit den kognitiven Repräsentationen (gedankliche Abbil-dungen eines Ereignisses, Objektes, Handlung, etc.) der für die entsprechenden Situationen zur Verfügung stehenden Handlungsdispositionen zu Konflikten bei der Handlungsauswahl, dann kann man sich vorstellen, welche Konsequenzen dies für die anschließende Handlungs-ausführung hätte: Im besten Fall kann dies zu einer schnelleren (korrekten) Bewegungsaus-führung oder aber zu einer verzögerten (korrekten) BewegungsausBewegungsaus-führung bis hin zu einer für die entsprechende Situation nicht (am besten) geeigneten Bewegungsausführung (oder einem Fehler) führen. Dieses Gedankenexperiment bleibt aufgrund der sehr komplexen Si-tuation spekulativ und wird in dieser Arbeit nicht ausreichend untersucht, es soll aber
2 Ein Simon Effekt kann auch durch andere Sinnesmodalitäten (z.B. akustischer Wahrnehmung) ausgelöst
deutlichen, dass der Einfluss einer visuell wahrgenommenen Bewegungsrichtung auf die Handlungssteuerung aus sportwissenschaftlicher Sicht ein sehr interessanter Forschungsge-genstand ist und deshalb diese Arbeit auf der Grundlage der Untersuchungen von Bosbach (2004) aufbaut.
Eine Bewegung – im physikalischen Sinne als Ortsveränderung mit der Zeit – verläuft immer in eine bestimmte Richtung und mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Diese beiden Merkmale sind grundlegende Eigenschaften einer Bewegung, die auch bei deren visueller Wahrnehmung eine zentrale Rolle spielen, so z.B. zum sicheren Handeln im Straßenverkehr oder erfolgreichem Handeln im Sport. Bei der Beschreibung einer Bewegung kann man auf zwei Grundformen zurückgreifen: Die Linearbewegung (Translation) und die Drehbewegung (Rotation). Bei den meisten Bewegungen des menschlichen Körpers kommen beide Formen gleichzeitig oder überlagernd vor. Beim Gehen bspw. bewegt sich der Gesamtkörper, bezo-gen auf den Körperschwerpunkt, linear, während die Arme um das Schultergelenk, die Beine um das Hüftgelenk und der Oberkörper um die Körperlängsachse pendeln und somit partiel-le Drehbewegungen vollziehen.
Bezogen auf den Einfluss visueller Wahrnehmung von linearen Bewegungsrichtungen in der Frontalebene (horizontal nach rechts und links) besteht bereits eine breite empirische Be-fundlage (s. Kapitel 3.3.3). Die BeBe-fundlage bezüglich des Einfluss visuell wahrgenommener Linearbewegungen in die Tiefe und Drehbewegungen ist jedoch noch unvollständig. Außer-dem ist weitgehend unklar, ob Bewegungsrichtungsinformationen auch in einer komplexen bzw. natürlichen (realen Umweltsituationen entsprechenden) Reizumgebung zu einer Induk-tion der räumlich ähnlichen Handlung führen können. Bisherige Erkenntnisse stammen aus Experimenten mit sehr einfachen Reizen (z.B. sich bewegende einfache geometrische Figu-ren, wie Quadrate, Kreise, Punktmuster und Lichtpunktläufer) (Bosbach, 2004; Michaels, 1988; Wittfoth, Buck, Fahle & Herrmann, 2006). Für den Einfluss visueller Wahrnehmung des Bewegungsmerkmals Geschwindigkeit auf die Handlungssteuerung ist die Befundlage eben-falls lückenhaft. Eine interessante Frage ist z.B., welche Rolle die Geschwindigkeit einer visu-ell wahrgenommenen Bewegung spielt, wenn diese eine aufgabenirrelevante Reizinformati-on in einem ReaktiReizinformati-onszeitexperiment darstellt?
Die vorliegende Arbeit widmet sich diesen offenen Forschungsfragen und ist dazu folgen-dermaßen aufgebaut: der theoretische Teil beginnt mit einem kurzen Überblick über speziel-le Aspekte visuelspeziel-ler Bewegungswahrnehmung. In diesem Kapitel wird herausgestellt, dass
die in dieser Arbeit untersuchten Bewegungsarten (Linearbewegungen in horizontaler Ebene und in die Tiefe, sowie Drehbewegungen) und Bewegungsgeschwindigkeit durch eigenstän-dige neuronale Verarbeitungsbereiche im visuellen Kortex analysiert werden (Kapitel 2). Da-nach wird ein kurzer Überblick über Untersuchungsmethoden der Handlungssteuerung ge-geben, bevor sehr ausführlich auf eine spezielle Methode, der Simon Aufgabe, eingegangen wird (Kapitel 3). Neben der Darstellung verschiedener psychologischer Erklärungsmodelle für das Auftreten des Simon Effekts und stützende Befunde dazu aus neurophysiologischen Un-tersuchungen, wird eine Analyse der Bedingungen, unter denen dieses Induktionsphänomen zu beobachten ist, durchgeführt. Das Kapitel 3 schließt mit dem bisherigen Forschungsstand zum Einfluss visueller Wahrnehmung von Bewegungsrichtungen in dynamischen Reizdisplays auf die Handlungssteuerung ab. Aus diesen Erkenntnissen der Literaturanalyse werden in Kapitel 4 die Fragestellungen dieser Arbeit formuliert und begründet.
Der empirische Teil setzt sich aus drei experimentellen Studien zusammen. In der ersten Studie (Kapitel 6) wird der Einfluss der visuellen Wahrnehmung von Drehbewegungen auf die intendierte Handlung des Experimentteilnehmers in drei Simon Aufgaben untersucht. In der zweiten Studie (Kapitel 7) stellen Linearbewegungen in die Tiefe den Gegenstand der Untersuchung dar, während in der dritten Studie (Kapitel 8) das Bewegungsmerkmal Ge-schwindigkeit im Vordergrund der Betrachtungen steht.
2
Spezielle Aspekte visueller Bewegungswahrnehmung
Für die Lokalisation der Verarbeitungszentren visueller Bewegungsinformationen gibt es zahlreiche experimentelle Befunde. Diese stammen vornehmlich aus am Affengehirn durch-geführten Einzelableitungen (Messung der Feuerungsrate einzelner Neuronen), Läsionsstu-dien (Untersuchungen an Tieren/Patienten mit Schädigungen entsprechender Gehirnberei-che) und Mikrostimulationsexperimenten (elektrische Stimulationen von bestimmten Neu-ronengruppen) (Goldstein & Irtel, 2008). Es besteht Konsens darüber, dass für die Bewe-gungswahrnehmung das mediotemporale Areal (MT oder V5), sowie das daran angrenzende
mediosuperiotemporale Areal (MST) im parietalen Kortex von zentraler Bedeutung sind (Überblick bei Spering & Montagnini, 2011). Im MT gibt es Neuronen, die auf spezifische Bewegungsrichtungen spezialisiert sind. Richtungssensitive Neuronen sind maximal aktiv, wenn in ihrem rezeptiven Feld Bewegungen in eine bestimmte Richtung präsentiert werden, hingegen inaktiv, wenn diese Bewegung in entgegengesetzter Richtung verläuft (Haarmeier, 2006). Die Neuronen im MT sind zu ca. 90% richtungsselektiv und neben Bewegungsrichtun-gen auch für die Geschwindigkeit einer Bewegung sensibel (Haarmeier, 2006, S. 43). Der MT ist dabei nicht das einzige kortikale Areal, welches richtungsselektive Neuronen enthält. Auch in anderen Bereichen des primären und sekundären visuellen Kortex (z.B. V1, V2, V3A und V4) sind solche Neuronen vorhanden (s. Abb. 1). Alle diese Areale projizieren in das MT,
Abb. 1 Seitenansicht eines Rhesusaffengehirns mit dem primären visuellen Kortex und einigen extrastriären Arealen. Der schwarze Anteil der Kreisdiagramme stellt die Anzahl richtungssensitiver Neuronen dar (FST = Fundus des Sulcus tempo-ralis superior; MT= mediotemporales Areal; MST = mediosuperiotemporales Areal; STP = Superior-temporales polysenso-risches Areal; V1 = primäre Sehrinde; V2 = sekundäres visuelles Areal, V3 = tertiäres visuelles Areal, V4 = visuelles Areal 4; VIP = Ventral-intraparietales Areal) (Albright & Stoner, 1995 mod. in Haarmeier, 2006, S. 44).
Abb. 2 Der dorsale (parietale) und ventrale (temporale) Verarbeitungspfad visueller Informationen. In der Organisati-onsstruktur sind die übermittelten Reizeigenschaften dargestellt (F = Farbe, T = räumliche Tiefe, G = Gestalt, B = Bewe-gung) (Müsseler, 2008, S. 22).
so dass diese „eine vollständige retinotope3 Repräsentation visueller Bewegung des contra-lateralen Gesichtsfeldes aufweist“ (Haarmeier, 2006, S. 43).
Die Areale MT und MST befinden sich im dorsalen Verarbeitungsstrom visueller Informati-onsverarbeitung, welcher gemäß seiner Funktion auch „Wie-Strom“4 (Goodale & Milner, 1992) genannt wird (s. Abb. 2). Dieser Pfad wird für die visuelle Steuerung von Handlungen verantwortlich gemacht. Hier werden Informationen über die räumliche Position eines Ob-jekts und der Richtung und Geschwindigkeit dynamischer Objekte verarbeitet. Die
3 Die Feuerungsrate der Neuronen des visuellen Kortex hängt von der Stimulation deren rezeptiver Felder auf
der Retina ab. Ein einzelnes Neuron empfängt Informationen von Stäbchen- und Zapfenrezeptoren eines be-stimmten Areals auf der Retina. Dabei besteht zwischen benachbarten Orten im visuellen Kortex und der Reti-na Korrespondenz. Das bedeutet, dass beReti-nachbarte rezeptive Felder auf der RetiReti-na auch beReti-nachbarte rezeptive Felder von Neuronen (retinotope Karte) im Kortex aufweisen (Goldstein & Irtel, 2008).
4
Ursprünglich geht die Unterscheidung zweier getrennter Verarbeitungsströme visueller Informationen auf Ungerleider und Mishkin (1982) zurück. Sie bezeichneten die beiden Ströme als Wo- und Was-Ströme. Die Bezeichnung Wo-Strom war Milner und Goodale (1992) dabei zu eng gefasst, da dieser der Handlung diene. Dabei seien nicht nur Positionsinformationen, sondern auch Handlungsinformationen (wie z.B. Informationen zur Auswahl einer Handöffnung zur Ergreifung eines Objekts) in diesem Strom verankert (vgl. Goldstein & Irtel, 2008, S. 85).
zierung von Objekten (z.B. von Farbe und Form) obliegt einem zweiten Verarbeitungspfad. Dieser ventrale Verarbeitungspfad wird deshalb auch „Was-Strom“ (Goodale & Milner, 1992) genannt (s. Abb. 2). Der Wie-Strom zieht vom Okzipitallappen dorsal in den Parietallappen, während der Was-Strom vom Okzipitallappen ventral in den Temporallappen zieht. Die bei-den Ströme erhalten ihre Signale von unterschiedlichen Schichten des Corpus geniculatum laterale (CGL, Verarbeitungsstation zwischen Retina und visuellem Kortex). Das CGL ist ein Kern des Thalamus und besteht aus sechs Schichten, die als magnozelluläre Schicht (Schich-ten 1 und 2) und als parvozelluläre Schicht (Schich(Schich-ten 3, 4, 5 und 6) zusammengefasst wer-den. Der dorsale Strom ist mit den magnozellulären Schichten verbunden, welche wiederum mit M-Ganglienzellen (10% der Ganglienzellen, befinden sich hauptsächlich in der Peripherie der Retina) der Retina synaptisch verbunden sind (Goldstein & Irtel, 2008).
Die M-Typ-ähnlichen Ganglienzellen haben große rezeptive Felder und antworten auf grobe achromatische Reizung mit einer schnellen transienten Aktivierung. Die P-Typ-ähnlichen Gangli-enzellen haben dagegen kleine rezeptive Felder und antworten auf eine fein achromatische und auf chromatische Reizung mit einer langsamen tonischen Aktivierung (Müsseler, 2008, S. 18).
P-Ganglienzellen (80% der Ganglienzellen, befinden sich hauptsächlich in der Fovea) sind mit der parvozellulären Schicht verbunden. Diese Schicht sendet Signale an den ventralen Verar-beitungsstrom. Somit beginnt die getrennte Verarbeitung der Wie- und Was-Ströme bereits in der Retina. Allerdings gilt es zu beachten, dass diese beiden Ströme nicht vollständig ge-trennt sind, sondern Verbindungen zwischen ihnen existieren. Des Weiteren verläuft die Richtung der Signalverarbeitung nicht ausschließlich von der Retina zum visuellen Kortex und von dort aus in den Parietal- und Temporallappen. Auch umgekehrt ist Informationsfluss von höheren Zentren in das visuelle System möglich5 (Goldstein & Irtel, 2008).
Das Modell von Goodale und Milner (1992) zur parallelen Informationsverarbeitung in zwei unterschiedlichen Strömen stellt eine neurophysiologische Erklärung für den Zusammenhang zwischen Wahrnehmung und Handlungssteuerung dar. Klinische Befunde stützen dieses Model. So gelingt es Patienten mit Schädigung des ventralen Pfades nicht, Objekte zu erken-nen, sie haben aber keinerlei Schwierigkeiten, Objekte zielgenau zu greifen. Genau anders-herum verhält es sich, wenn eine Schädigung des dorsalen Pfades vorliegt. Solche Patienten haben keine Problem, Objekte zu erkennen und genau zu beschreiben, es bereitet ihnen aber große Schwierigkeiten diese zu greifen (Aschersleben, 2008; Hommel & Nattkemper,
5 Diese Informationsflussrichtung stellt einen der Mechanismen dar, welcher hinter der
Abb. 3 Reize zur Bestimmung richtungssensibler Neuronen im MT und MST. Oben: lineare Bewegung der Punkte nach rechts/links und oben/unten. Unten: drehende (links), expandierende und kontrahierende Bewegung der Punktmuster (rechts) (modifiziert nach Duffy und Wurtz (1991a, S. 1332)).
2011). Diese Beobachtungen legen die Vermutung nahe, dass die Steuerung von Handlungen nicht von der bewussten visuellen Wahrnehmung abhängig ist. Allerdings gibt es auch Auto-ren, die die von Goodale und Milner vorgeschlagene Zweiteilung visueller Informationsver-arbeitung kritisieren. Es existieren z.B. Befunde, die gegen die angenommene getrennte In-formationsverarbeitung in den beiden Wahrnehmungsströmen und die Unabhängigkeit der Handlungssteuerung von bewussten Wahrnehmungsinhalten sprechen (Überblick bei Schenk, 2011).
2.1 Wahrnehmung von Linear- und Drehbewegungen sowie Bewegung in die Tiefe
Wenn man die Wahrnehmung einer bestimmten Reizart verstehen möchte, ist ein erster Schritt die Identifizierung der auf diese Reizart spezialisierten Neuronen (Goldstein & Irtel,
2008). Für die Wahrnehmung von Linear-, Dreh- und Expansionsbewegungen6 existieren spezialisierte Neuronen im primären und sekundären visuellen Kortex, vor allem im MT und MST Kortex (Duffy & Wurtz, 1991a, 1991b; Graziano, Andersen & Snowden, 1994; Saito et al., 1986). Diese Neuronen feuern dabei nicht nur bezogen auf eine bestimmte Bewegungs-art, sondern ganz spezifisch auf die Bewegungsrichtung (Haarmeier, 2006). Befunde dafür stammen – wie bereits erwähnt – in der Mehrzahl aus Untersuchungen am Affengehirn. Da-bei wurden die Affen trainiert, einen Reiz zu fixieren oder mit den Augen zu folgen, während über spezielle Messvorrichtungen die Aktivität einzelner Neuronen gemessen werden kann. Die Reize bestehen meist aus sich kohärent und in einer bestimmten Art und Richtung
be-wegenden Punktmustern (s. Abb. 3). Das Antwortverhalten der Neuronen stellt sich dabei in der Regel so dar, dass ein Neuron auf eine bestimmte Bewegungsart und Richtung mit einer starken Feuerungsrate antwortet, während keine bis schwache Aktivität für alle anderen Bewegungsarten und Richtungen zu verzeichnen ist (s. Abb. 4).
Duffy und Wurtz (1991a) konnten in ihrer Untersuchung ebenfalls dreifach- und zweifach-Komponenten-Neuronen im MST ermitteln. Dreifach-zweifach-Komponenten-Neuronen sind dabei sowohl für lineare und drehende als auch radiale Bewegungsmuster sensibel.
6
Dieses Bewegungsmuster wird in der Literatur als Abbildung für Bewegungen in die Tiefe im Sinne der Wahr-nehmungsereignisse bei Eigenbewegung durch die Umwelt (optischer Fluss) gewertet (Jong, Shipp, Skidmore, Frackowiak und Zeki, 1994).
Abb. 4 Darstellung des Antwortverhaltens eines Neurons A (linker Teil der Abbildung) und eines Neurons B (rechter Teil der Abbildung) im MST eines Affen. Neuron A antwortet mit einer hohen Feuerungsrate auf einen expandierenden Sti-mulus (links-oben), während es auf einen gegen den Uhrzeigersinn drehenden StiSti-mulus fast nicht feuert (links-unten). Neuron B feuert stark auf einen gegen den Uhrzeigersinn drehenden (rechts-oben) und nur schwach auf einen expandie-renden Stimulus (rechts-unten) (Goldstein & Irtel, 2008, S. 245).
Komponenten-Neuronen sind für lineare und drehende oder lineare und radiale Bewe-gungsmuster sensibel.
Der Nachweis darüber, dass bewegungsrichtungssensitive Neuronen auch in direktem Zu-sammenhang mit Verhalten stehen, wurde über die Methode der Mikrostimulation er-bracht. Salzmann, Britten und Newsome (1990) präsentierten Affen ein Punktmuster, in wel-chem sich ein bestimmter Prozentsatz der Punkte kohärent in eine Richtung bewegte, wäh-rend sich die übrigen Punkte in randomisierter Art und Weise bewegten. Die Affen waren darauf trainiert, die Bewegungsrichtung der sich kohärent bewegenden Punkte anzuzeigen. Während die Affen das Punktmuster betrachteten, wurden richtungssensitive Neuronen im MT mittels Mikrostimulation gereizt. Die Bewegungsrichtungsbeurteilung der Affen fiel dadurch signifikant häufiger zu Gunsten der durch das stimulierte Neuron präferierten Rich-tung aus (s.a. Salzman, Murasugi, Britten & Newsome, 1992).
Über bildgebende Verfahren können auch im menschlichen Gehirn bewegungsrichtungssen-sitive Verarbeitungsbereiche (V1-V4 und MT+7/V5) identifiziert werden, wobei auf Grundla-ge ihrer Aktivitätsmuster der Rückschluss auf Grundla-gesehene bzw. beachtete Bewegungsmuster möglich ist (Kamitani & Tong, 2006). Bei Kamitani und Tong wurden dazu Punktmuster ver-wendet, die sich linear in acht verschiedene Richtungen bewegten (rechts, links, oben, un-ten, und jeweils 45°) und entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn eine Drehbewegung ausführten. Es existieren jedoch auch Befunde zu richtungssensitiven Verarbeitungsberei-chen beim MensVerarbeitungsberei-chen bezüglich expandierender und kontrahierender Reize (Tootell et al., 1995).
2.2 Wahrnehmung von Bewegungsgeschwindigkeit
Die Geschichte des Nachweises für die Verarbeitung von Geschwindigkeitsinformationen spezialisierter neuronaler Einheiten ist im Vergleich zu anderen Aspekten visueller Wahr-nehmung sehr jung. Zunächst wurden solche spezialisierten Neuronen in Modellen zur Be-wegungswahrnehmung angenommen, ohne direkte Beweise dafür zu haben (Burr, 2011). Erst kürzlich konnten erste Befunde aus Untersuchungen mit bildgebenden Verfahren
7 Das Areal MT+ wird als homologes Bewegungsverarbeitungsareal zu MT und MST im Affengehirn betrachtet
gen, dass tatsächlich geschwindigkeitssensitive neuronale Einheiten existieren (Lingnau, Ash-ida, Wall & Smith, 2009). Lingnau et al. führten eine Studie durch, in der sie mittels funktio-naler Magnetresonanztomographie (fMRT) Belege für geschwindigkeitssensitive Neuronen im medio-temporalen Kortex (MT) und mediosuperiotemporalen Kortex (MST) fanden. Weitere Befunde für geschwindigkeitssensitive Neuronen stammen aus Untersuchungen zur wiederholten transkraniellen Magnetstimulation (rTMS). rTMS angewendet auf MT+ redu-ziert die wahrgenommene Geschwindigkeit dynamischer Reize und beeinträchtigt die Ge-schwindigkeitsbeurteilung (McKeefry, Burton, Vakrou, Barrett & Morland, 2008).
Die Wahrnehmung von Objektgeschwindigkeiten im Alltag unterliegt unterschiedlichen Be-dingungen. Das sich bewegende Objekt kann mit starrer Kopf- und Augenhaltung wahrge-nommen werden, sodass sein Bild über die Retina verläuft. In dieser Haltung lassen sich nur kurze Bewegungen verfolgen; das Gesichtsfeld stellt hier die limitierende Größe dar. Diese Form der Bewegungswahrnehmung wurde in vielen Experimenten zur Geschwindigkeits-wahrnehmung genutzt, da man hierbei die Einflüsse von Augen- und Kopfbewegungen ver-nachlässigen kann. Bewegungswahrnehmung im Alltag stellt sich allerdings meist so dar, dass das sich bewegende Objekt fixiert und mit Augenbewegungen verfolgt wird, so dass Geschwindigkeitsverarbeitung während einer Kombination aus Bewegungen der Augen, des Kopfes und Bewegung auf der Retina geschieht (Burr, 2011). Bei Augenfolgebewegungen wird das Bild des sich bewegenden Objekts auf der Retina fixiert, während die Reize der Um-gebung über die Retina wandern. Trotzdem wird die UmUm-gebung nicht als bewegt, sondern als statisch wahrgenommen, d.h. es muss eine Kompensation der retinalen Bewegung durch die Eigenbewegung stattfinden. Untersuchungen dazu haben ergeben, dass Neuronen im MST für diese Kompensation verantwortlich sind (Goldstein & Irtel, 2008; Haarmeier, 2006; Inaba, Miura & Kawano, 2011). Hier treffen nicht nur retinale Signale ein, sondern auch extraretinale Signale werden in diesem Areal verarbeitet (Haarmeier, 2006). „Die Wahrneh-mung einer stabilen Umwelt trotz durchgeführter Augenbewegungen wird als Resultat einer zentralnervösen Verrechnung verstanden, in der ein visuelles Signal, das die retinale Bildver-schiebung anzeigt, mit einem extraretinalen Signal, das die Geschwindigkeit der durchge-führten Augenbewegung kodiert, miteinander verglichen wird“ (Haarmeier, 2006, S. 45). Es gibt demnach Neuronen, die feuern, wenn sich ein Objekt bei stationärer Augenhaltung über des rezeptive Feld bewegt, aber keine Aktivität zeigen, wenn das Objekt statisch bleibt und
mit einer Augenbewegung ein vergleichbares retinales Bild des Objektes erzeugt wird (Gold-stein & Irtel, 2008).
Welchen Einfluss haben nun Augenfolgebewegungen auf die Wahrnehmung von Objektge-schwindigkeiten? Dieser Frage sind Inaba, Miura & Kawano (2011) in einer Untersuchung von MT und MST am Affengehirn nachgegangen. Die Autoren ließen Affen ein stationäres Objekt fixieren oder einem sich bewegenden Objekt mit den Augen folgen, während sie die Hintergrundgeschwindigkeit eines randomisierten Punktmusters in drei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in acht unterschiedlichen Richtungen präsentierten. Die Ergebnisse zeigen, dass Neuronen des MST, unabhängig von der Geschwindigkeit und Richtung der Au-genfolgebewegung, sensitiv für die Bewegung im Reizhintergrund (reale Bewegung) sind. Dagegen hängt die Feuerungsrate der Neuronen im MT von der Richtung und Geschwindig-keit der retinalen Bildbewegung ab.
Für die in dieser Arbeit untersuchten Bewegungsmerkmale existieren somit hochspezialisier-te Neuronen, die nur feuern, wenn wir Drehbewegungen, Tiefenbewegungen und unhochspezialisier-ter- unter-schiedliche Geschwindigkeiten wahrnehmen. Somit ist aus neurophysiologischer Sicht die Voraussetzung für die kognitive Kodierung dieser Bewegungsmerkmale in einem visuellen Ereignis gegeben.
Bei der Verarbeitung von visuellen Ereignissen und der Vorbereitung einer Handlung kann es zu Überlappungen kommen, wenn sowohl das Ereignis als auch die Handlungen vergleichba-re Merkmale aufweisen. Die theovergleichba-retischen Grundlagen solcher Kopplungen zwischen Wahr-nehmung und Handlung und deren Untersuchungsmethoden werden im nachfolgenden Ka-pitel behandelt.
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Die Simon Aufgabe – Eine Methode zur Untersuchung der
Handlungs-steuerung
3.1 Modelle der Handlungssteuerung – von der Linearität zur Parallelität
Wenn wir uns morgens die Zähne putzen, zum Frühstück ein Glas Orangensaft einschenken oder vor dem Gang zur Arbeit die Schuhe binden, dann führen wir dazu Bewegungen aus, die einem bestimmten Ziel dienen und wir denken nicht darüber nach, wie wir diese Bewegun-gen ausführen sollen, sondern wir machen sie einfach. Unter normalen Umständen sind die einzelnen Bewegungen unserer Körperteile relativ exakt aufeinander abgestimmt und die von uns angestrebten Ziele werden erreicht. Wenn man gefragt würde, wie man denn gera-de genau seine Schuhe zugebungera-den hat, dann fällt es uns unheimlich schwer auf diese Frage zu antworten, da wir keinen bzw. nur einen begrenzt bewussten Zugang zu Wissen über die-se Fertigkeiten haben. Das Wisdie-sen, wie man etwas macht, ist im sogenannten prozeduralen Gedächtnis gespeichert, und stellt einen impliziten Gedächtnisinhalt dar, welcher nicht ver-balisiert werden kann (z.B. Myers, 2008). Die Wissenschaftsgebiete Psychologie und Sport-wissenschaft untersuchen die Steuerung von Bewegungen bzw. Handlungen8. Dabei umfasst der Begriff Handlungssteuerung kognitive Prozesse, die die Auswahl, Planung und Kontrolle zielgerichteter, willentlicher Bewegungen bewirken (Elsner & Prinz, 2012). In traditionellen Modellen der Handlungssteuerung, dem sogenannten sensomotorischen Ansatz, stellt die Handlung den Schluss einer Informationsverarbeitungskette dar, die an den Sinnesorganen beginnt und mit Aktivitäten im Muskel endet (Hommel & Nattkemper, 2011). In den zugehö-rigen Stufenmodellen der Informationsverarbeitung werden verschiedene Verarbeitungsstu-fen unterschieden, die in einem sequentiellen Prozess durchlauVerarbeitungsstu-fen werden. Die klassische Stufeneinteilung beginnt mit dem Eintreffen eines Reizes auf die Sinnesorgane, welcher an-schließend identifiziert wird. Auf der Basis der Reizidentifikation erfolgt die Auswahl einer adäquaten Reaktion, welche programmiert und schließlich ausgeführt wird (s. Abb. 5).
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Die Begriffe Bewegung und Handlung unterscheiden sich in einem wesentlichen Merkmal: der Zielgerichtet-heit. Während Handlungen Bewegungen darstellen, die zur Erreichung eines bestimmten Ziels dienen, sind Bewegungen motorische Aktivitäten, die nicht zielgerichtet sind (Elsner & Prinz, 2012).
In diesem Informationsverarbeitungsmodell wird eine strikte Trennung zwischen Prozessen der Wahrnehmung und Handlungsprozessen vorgenommen und Handlungen ergeben sich ausschließlich aus Reaktionen auf einen bestimmten Reiz. Letztgenannter Aspekt stellt den Menschen als passiven, willenlosen Akteur dar und lässt keinen Raum für Handlungen, die aus eigenen Intentionen heraus entstehen, um z.B. Wahrnehmung selbstständig herzustel-len (Prinz, 1998). Außerdem propagieren Stufenmodelle, dass Wahrnehmungsprozesse zu-nächst abgeschlossen sein müssen, bevor Handlungsprozesse beginnen können (Hommel & Nattkemper, 2011). Letztgenannter Aspekt ist aufgrund von zahlreichen Befunden aus psy-chologischen und neurophysiologischen Untersuchungen (Überblick bei Aschersleben, 2008; Hommel & Nattkemper, 2011) heute nicht mehr aufrecht zu erhalten. Einer dieser Befunde ist der im empirischen Teil dieser Arbeit eingesetzte Simon Effekt (Simon, 1969; Simon & Rudell, 1967), bei dem eine motorische Reaktion durch eine irrelevante räumliche Reizin-formation induziert wird (s. Kapitel 3.3).
Aktuelle Theorien zur Handlungssteuerung gehen davon aus, dass Prozesse der Wahrneh-mung und der Handlung viel enger miteinander verstrickt sind, als zuvor angenommen. Da-bei rückten in den letzten zwei Jahrzehnten die sensorischen Effekte einer Handlung als Basis der Handlungssteuerung wieder in den Fokus der Betrachtungen (Schack, 2007). Bereits im 19. Jahrhundert wurde von den deutschen Psychologen Herbart (1816; 1825), Lotze (1852)
Output Input Stimulus identification Response selection Response programming
und Harless (1861) und später von dem Briten James (1890) die entscheidende Rolle des Handlungseffekts bei der Handlungssteuerung postuliert. Sie beschäftigten sich mit der Fra-ge, wie man zielgerichtet Handeln kann ohne bewussten Zugriff auf das motorische System zu haben. Wissen über die Kommandos zur Aktivierung bestimmter Muskeln, welche die Ausführung einer bestimmten Bewegung bewirken, entzieht sich unserer Kenntnis (proxima-le Repräsentationen). Wir nehmen aber wahr, welche Effekte die Bewegung in der Umwelt erzielt und lernen, indem wir zwischen den uns nicht-bewussten motorischen Mustern und der kognitiven Repräsentation ihrer sensorischen Konsequenzen eine Assoziation aufbauen. In der Folge kann das motorische Muster wieder aktiviert werden, wenn man sich den Effekt vorstellt, der durch die Bewegung erzielt wird (Hommel, 2011b). Diese Vorstellung von Ver-haltenssteuerung wird als ideo-motorische Hypothese (IMH) bezeichnet und geht auf die Ideen der oben genannten Autoren zurück.
Nach der IMH dienen die sensorischen Konsequenzen einer Bewegung als alleinige Reprä-sentationsgrundlage für Bewegungen. Bewegungs-Effekt-Assoziationen (Kunde, 2006) wer-den aufgebaut, indem eine Bewegung zunächst zufällig ausgeführt wird und dabei konsistent zu entsprechenden sensorischen Konsequenzen führt. Diese sensorischen Konsequenzen können dabei aus taktilen Informationen (z.B. durch Berührung eines Gegenstands), akusti-schen Informationen (z.B. Motorengeräusch nach Umdrehen des Zündschlüssels), visuellen Informationen (z.B. Lageveränderung der Hand bei einer Greifbewegung; Licht leuchtet auf, nachdem der Lichtschalter gedrückt wurde), etc. bestehen. Eine bestehende Bewegungs-Effekt-Assoziation ist bidirektional, d.h. die Vorstellung eines Effekts führt zur Aktivierung des entsprechenden motorischen Musters, das diesen Effekt hervorbringen kann. Die Erre-gung eines motorischen Musters führt zur Aktivierung der Repräsentation der durch die Be-wegung erzeugten sensorischen Effekte (Kunde, 2006).
Als Beispiel für den nachgewiesenen Aufbau von Bewegungs-Effekt-Assoziationen soll an dieser Stelle ein Experiment von Elsner und Hommel (2001) dienen. Die Autoren ließen Pro-banden in einer Aneignungsphase eine rechts oder links positionierte Taste so schnell wie möglich, auf das Erscheinen eines visuell präsentierten Reizes, drücken. Es stand ihnen dabei frei, welche der beiden Taste sie zu drücken hatten, sie sollten lediglich darauf achten, dass sie beide Tasten ungefähr gleich häufig drücken würden. Jeder Tastendruck erzeugte dabei einen bestimmten Ton (Handlungseffekt): z.B. erfolgte auf einen linken Tastendruck ein tie-fer Ton und auf einen rechten Tastendruck ein hoher Ton. In einer daran anschließenden
Testphase stellten die im Vorfeld produzierten Töne die imperativen Reize dar. Die Proban-den sollten auf diese akustischen Reize entweder mit einem aus der Aneignungsphase kom-patiblen Tastendruck (Taste, die diesen Ton erzeugte) oder inkomkom-patiblen Tastendruck (Tas-te, die den anderen Ton erzeugte) reagieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Probanden schneller reagierten, wenn sie die kompatible Taste anstatt die inkompatible Tasten drücken sollten. Die Autoren sehen in diesem Ergebnis die Annahme bestätigt, dass eine Handlungs-effekt-Assoziation zwischen einem rechten bzw. linken Tastendruck und einem hohen bzw. tiefen Ton aufgebaut wurde und diese dazu führt, dass die Wahrnehmung des Handlungsef-fekts die mit diesem Effekt verknüpfte Handlung automatisch aktiviert. Wenn die aktivierte Handlung die richtige Handlung war, konnte eine schnelle Initiierung stattfinden. Wenn die automatisch aktivierte Handlung, die falsche Handlung war, dann wurde mehr Zeit für die Initiierung der korrekten Handlung benötigt.
In einem funktionalen Modell von Prinz (1990) wird dieser bidirektionale Zusammenhang zwischen sensorischen Konsequenzen und dem motorischen Muster, welche diese Konse-quenzen hervorbringt, erklärt. In seinem Prinzip gemeinsamer Kodierung (engl.
common-coding approach, CCA) geht er davon aus, dass wahrgenommene Ereignisse und produzierte
Ereignisse (eigene Handlungen) auf einer gemeinsamen Ebene repräsentiert sind (s. Abb. 6). Der CCA basiert auf der Grundannahme, dass es zu keiner Übersetzung9 von sensorischen
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Man nahm an, dass eine solche Übersetzung stattfinden muss, da es sich hier um unterschiedliche Inhalte handelt. Sensorische Informationen stehen für Erregungsmuster durch einen Reiz an den Sinnesorganen und motorische Informationen stehen für Erregungsmuster zur Ausführung verschiedener Muskelkontraktionen (Prinz, 1997).
Abb. 7 Aufschlag im Tennis zur Veranschaulichung des Common Coding Prinzips an einem praktischen Beispiel (Quelle: http://www.dw.de/image/0,,15174468_4,00.jpg).
Informationen in motorische Befehle kommen muss, wie lange Zeit angenommen, sondern dass eine ausgeführte Handlung vergleichbar repräsentiert (weil sie genauso wahrgenom-men wird) wird, wie ein wahrgenomwahrgenom-menes äußeres Ereignis. Wenn ein Tennisspieler einen Aufschlag vorbereitet, dann wird das äußere Ereignis Flugphase des Tennisballs (nachdem man den Ball hochgeworfen hat) in ähnlicher Art und Weise wahrgenommen, wie die eigene Handlung den Tennisball mit dem Arm hoch werfen (s. Abb. 7).
As a consequence, the planning of actions requires no translation between incommensurate enti-ties. Rather, it seems to imply something like conceiving future events that - follow and are con-tinuous with - ongoing events. In this view, events and actions appear to be made of the same stuff (Prinz, 1997, S. 133).
Die Kommensurabilität wird also dadurch erzielt, dass sowohl Wahrnehmungsinhalte als auch Handlungen Ereignisse in der Umwelt darstellen. Ereigniscodes und Handlungscodes
können somit auf derselben Repräsentationsebene stehen, da sie den gleichen distalen Cha-rakter (Objekte und Ereignisse in der Umwelt vs. Erregungsmuster an Sinnesorganen; Hand-lungen als Ereignisse in der Umwelt vs. Erregungsmuster der Effektoren) aufweisen (Aschers-leben, 2008).
”Event codes” and “action codes” should be considered the functional basis of percepts and ac-tion plans, respectively. It is held that they share the same representaac-tional domain and are therefore commensurate. As a consequence, they can be more or less similar to each other, as indicated by their graphic overlap (Prinz, 1997, S. 133).
Dieser Ansatz steht, im Gegensatz zu den linearen Modellen der Informationsverarbeitung, dafür, dass Prozesse der Wahrnehmung und Handlungsplanung nicht in serieller Art und Weise verarbeitet werden, sondern „dass Handlungen bereits auf Verarbeitungsebenen des Reizes zugreifen, die vor dem Abschluss der Reizverarbeitungsprozesse liegen“ (Aschersle-ben, 2008, S. 787). So ist nach diesem Modell eine Beeinflussung der Ereigniswahrnehmung durch die Planung einer Handlung und umgekehrt möglich (s. Kapitel 3.2). Wie schon er-wähnt, existieren auch Befunde aus der Neurophysiologie, die gegen eine strikte Trennung von Wahrnehmungs- und Handlungsprozessen sprechen. Hier ist vor allem die Entdeckung von Spiegelneuronen zu nennen, die nicht nur feuern, wenn eine bestimmte Handlung selbst ausgeführt wird, sondern auch aktiv sind, wenn man beobachtet, wie ebendiese Handlung von jemand anderem ausgeführt wird (Rizzolatti et al., 1996; Rizzolatti et al., 2001). Die am Affengehirn entdeckten Neuronen sind durch bildgebende Verfahren auch im menschlichen Gehirn nachgewiesen worden (für eine Meta-Analyse verschiedener Positronenemissions-tomographie-Studien siehe Grèzes & Decety, 2001). Weiterhin bietet das Modell über zwei weitgehend unabhängige visuelle Verarbeitungspfade (Goodale & Milner, 1992; Ungerleider & Mishkin, 1982) eine neurophysiologische Unterstützung für die Annahme paralleler Verar-beitung von Wahrnehmung und Handlung (s. Kapitel 2).
In der aktuellen psychologischen Bewegungsforschung bauen einige Theorien zur Hand-lungssteuerung, wie z.B. die Antizipative Verhaltenskontrolle (Hoffmann, 1993) oder die
Theorie der Ereigniskodierung (Hommel et al., 2001) auf der IMH und dem CCA auf. Auch in
der Bewegungswissenschaft löst man sich von der programmbasierten Kontrolle, wie etwa in der Schema-Theorie (Schmidt, 1975) postuliert und es wird in zunehmenden Maße eine
kog-nitiv-perzeptuelle Kontrolle diskutiert (Überblick bei Schack, 2007).
3.2 Methoden zur Untersuchung der Handlungssteuerung
Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Wahrnehmungs- und Handlungsprozessen unterscheidet Prinz (1997) zwei Paradigmen:
Interferenzparadigma Induktionsparadigma
Diese Paradigmen bedienen sich unterschiedlicher experimenteller Aufgaben, teilen jedoch die Annahme, dass ein präsentierter Reiz bestimmte Eigenschaften mit einer Handlung als Reaktion auf diesen Reiz teilt (basierend auf dem CCA). Das Ziel dieser Untersuchungspara-digmen besteht nun in der Prüfung des Ausmaßes der Beeinflussung von Wahrnehmung oder Handlungsplanung durch ähnliche Reizeigenschaften (Prinz, 1997, S. 133).
3.2.1 Interferenzparadigmen
Mit Interferenzparadigmen wird untersucht, wie perzeptuelle Ereignisse und Handlungen aufgrund von ähnlichen Eigenschaften miteinander interferieren. Die Grundannahme dieses Paradigmas besteht darin, dass eine Interferenz auftreten muss, wenn ein Ereignis und eine Handlung zur selben Zeit von denselben Kodes Gebrauch machen (Prinz, 1997, S. 133).
The basic idea is that a code that is busy with perception cannot at the same time be functional in action planning and action control, and the same should hold in the reverse direction (Prinz, 1997, S. 146).
In Untersuchungen mittels Interferenzparadigmen kann tatsächlich beobachtet werden, wie ein Kode, welcher damit beschäftigt ist, eine Handlung zu planen und zur gleichen Zeit von einem perzeptuellen Ereignis aktiviert wird, die Handlungsausführung verzögert (Müsseler, 1995). Andersherum konnten Müsseler und Hommel (1997) zeigen, dass die Planung einer Handlung eine „Blindheit“ für zeitgleich präsentierte Reize provoziert, die ähnliche Eigen-schaften mit dieser Handlung teilen. Die Probanden konnten solche Reize deutlich schlechter identifizieren, als handlungsinkompatible Reize. Ergebnisse aus Interferenzparadigmen un-terstützen die Annahmen des CCA und zeigen zusätzlich, dass Merkmalkodes nicht zur glei-chen Zeit sowohl für Wahrnehmungs- als auch Handlungsprozesse genutzt werden können (Prinz, 1997).
3.2.2 Induktionsparadigmen
Mit Induktionsparadigmen wird untersucht, wie perzeptuelle Ereignisse Handlungen auf-grund von ähnlichen Eigenschaften hervorrufen bzw. verstärken. Zu diesen Paradigmen zäh-len neben Synchronisationsaufgaben (Überblick bei Prinz, 1997) auch Aufgaben zur Reiz-Reaktions-Kompatibilität. Zu letztgenanntem Aufgabentypus zählt, wie in dieser Arbeit ein-leitend bereits erwähnt, das sogenannte Simon Paradigma (Simon, 1990; Simon & Rudell,
