Traditionell wurde Wahrnehmungsforschung nach einzelnen Sinneseindrücken (z.B. visuell, auditorisch, haptisch, propriozeptiv, vestibulär…) in isolierte Forschungsgebiete unterteilt. Dieser modulare Ansatz behandelte einzelne sensorische und motorische Prozesse als überwiegend unabhängige Systeme. Seit Kurzem ist jedoch bekannt, wie wichtig das Verstehen um die Verknüpfung verschiedener Sinneswahrnehmungen ist, und welchen Einfluss diese multi-sensorische Interaktion auf  die Wahrnehmung  und das Verhalten hat. Die meisten bisherigen Studien im Bereich der multi-sensorischen Forschung untersuchten Aufgaben, die auf Präsentation isolierter Stimuli in Körpernähe beruhen – dazu gehören z.B. Untersuchungen zur Integration von visuell-auditorischer, visuell-propriozeptiver oder visuell-haptischer Information. Zur Erforschung generellen menschlichen Verhaltens ist es allerdings auch wichtig, multisensorische Integration in einem grösseren räumlichen Rahmen anhand der eigenen Bewegung im  Handlungsraum zu untersuchen. Anders als bei der traditionellen Erforschung multi-sensorischer Integration, die zwei bestimmte Sinnneseindrücke zu einem bestimmten Zeitpunkt untersucht, benötigt man z.B. bei der Navigation durch seine Umwelt die dynamische Verrechnung vieler verschiedener Eindrücken über Raum und Zeit hinweg (z. B. Wahrnehmung visueller Bewegung, biomechanische Information der Beine, sowie Gleichgewichtsinformation). Es ist sehr wichtig die Prinzipien zu verstehen, die der Integration der verschiendenen Sinneseindrücke in diesem Kontext unterliegen, da dies Einsichten liefert in einen zentralen Bereich des multi-sensorischen Verarbeitens.

◘ Multisensorische Integration bei der Schätzung von zurückgelegter Distanz
◘ Der Einfluss von Bewegungsinformationen auf die Wahrnehmung der Laufgeschwindigkeit
◘ Wahrnehmung von visueller Geschwindigkeit während dem Gehen
◘ Adaptive Ansteuerung eines Laufbandes

Der Einfluss von Bewegungsinformationen auf die Wahrnehmung der Laufgeschwindigkeit

Menschen sind in der Lage, die Geschwindigkeit eines „Optischen Fluss Feldes“ (ein visueller Stimulus, der aus sich bewegenden Punkten besteht) an ihre eigene Laufgeschwindigkeit anzupassen, obwohl sie dabei dazu tendieren, die visuelle Geschwindigkeit zu hoch einzustellen. Um diese Aufgabe aber überhaupt bewältigen zu können, müssen Personen eine Einschätzung über die Laufgeschwindigkeit haben, die aus nicht-visuellen Informationen abgeleitet wird.

Die Frage ist nun, wie diese nicht-visuelle Schätzung gemacht wird. Unser Hauptinteresse gilt in diesem Projekt also der Frage, ob z. B.  Gleichgewichts- und somatosensorische Informationen in diese Schätzung mit einfließen und falls ja, inwiefern und wann.

Zu diesem Zweck benutzen wir das runde Laufband des MPI für biologische Kybernetik (s. Bild). Dies ist ein einzigartiges Setup bestehend aus einer großen Scheibe und einem Griff, die unabhängig voneinander angetrieben werden können. Es beinhaltet zudem einen Computerbildschirm, der vor der Testperson positioniert wird - gewissermaßen ein Fenster in eine virtuelle visuelle Welt, das uns Kontrolle über die visuelle Information bietet. Das komplette Setup verfügt zusätzlich über eine Vorrichtung, mit der die Position des Kopfes einer Versuchsperson verfolgt werden kann. Der gesamte Aufbau erlaubt uns, die verschiedenen sensorischen Systeme, die beim Laufen involviert sind (wie das Sehen und das Gleichgewichtsorgan) zu isolieren.

In den Experimenten muss üblicherweise zwischen zwei verschiedenen Bedingungen unterschieden werden (ein sog. 2AFC Paradigma). Zu typischen Manipulationen gehört dabei das Entziehen eines Teils der Bewegungsinformation, indem die Testperson auf der Stelle gehen muss. Diese Bedingung wird dann mit dem normalen Gehen im Raum verglichen. Alternativ können auch Konflikte zwischen den verschiedenen Informationen dargestellt werden. Zusätzlich ist es auch möglich, die Testpersonen an solch ein Konfiktszenario zu gewöhnen – zu adaptieren. Dabei versuchen wir, systematisch die Empfindlichkeit der Wahrnehmung von Bewegungsinformationen zu verändern und prüfen im Anschluss, ob diese Adaptation Einfluss auf die wahrgenommene Schätzung der Laufgeschwindigkeit hat.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass wenn die Testpersonen aufgrund der Bewegungs- informationen den Eindruck bekommen, sich nicht im Raum zu bewegen (z. B., da sie sich auf der Stelle auf dem Laufband bewegen), sie dazu neigen, ihre wahrgenommene Laufgeschwindigkeit relativ zur eigentlichen Laufgeschwindigkeit im Raum zu unterschätzen. Eine mögliche Interpretation wäre, dass das von der Bewegungsinformation ausgehende „null“ Signal zwangsläufig mit der Information anderer Sinnesorgane integriert wird. Dies vermittelt den Testpersonen den Eindruck sich zu bewegen und führt damit notwendigerweise zu einer Reduktion der wahrgenommenen Laufgeschwindigkeit.

REFERENZEN
◘ Frissen, I. , J.L, Souman & M. O. Ernst (2006). Aftereffects of prolonged locomotion on a circular treadmill. 7th annual meeting of the IMRF, Dublin, Ireland

GEFÖRDERT DURCH DAS EU PROJECT
◘ Cyberwalk, Sixthe Framework Program of the European Commission

Kreisrundes Laufband