Perceiving Complex Objects. a Comparison of the Visual and the Haptic Modalities

Das wichtigste Werkzeug des Menschen sind seine H�nde. Obwohl dieses Sprichwort schon sehr alt ist, ist nur wenig dar�ber bekannt, wie und was der Mensch wahrnimmt, wenn er Objekte in die Hand nimmt und betastet. Wie wird die ertastete Form eines Objektes im Gehirn abgespeichert? Ist die haptische Repr�sentation �hnlich zu der, der visuellen Wahrnehmung? Entsteht sogar eine multisensorische, und somit gemeinsame, Repr�sentation? Diese fundamentalen Fragen bilden den Hintergrund der vorliegenden Dissertation.Die hier dargestellten Experimente zeigen, dass der Mensch sehr �hnliche perzeptuelle R�ume generiert, wenn komplexe Formen eines parametrisch definierten Objektraumes visuell oder haptisch exploriert werden. Um dies zu zeigen, wurde zuerst ein dreidimensionaler Objektraum muschel�hnlicher Objekte generiert, welche in drei Formparametern variieren. Versuchspersonen wurden in den visuellen Versuchen Fotos oder virtuelle Rekonstruktionen der Objekte gezeigt, w�hrend in den haptischen Versuchen 3D Plastikmodelle der Objekte, generiert mit einem 3D Drucker, mit verbundenen Augen betastet wurden. In einer ersten Reihe von Experimenten bewerteten die Versuchspersonen die �hnlichkeit zweier, nacheinander gezeigter, Objekte. Mit diesen �hnlichkeitsbewertungen und mit Hilfe des Verfahrens der multidimensionalen Skalierung wurden die perzeptuellen R�ume beider Modalit�ten visualisiert. �berraschenderweise konnten die Versuchspersonen die Topologie des Objektraumes korrekt nachbilden, unabh�ngig davon, ob sie die Objekte gesehen oder betastet hatten. Weiterhin zeigten die Ergebnisse, dass der visuelle und der haptische perzeptuelle Raum fast identisch waren. Als n�chstes wurden drei Kategorisierungsexperimente durchgef�hrt. Obwohl Kategorisierung allein durch den Tastsinn eher eine ungew�hnliche Aufgabe ist, konnte sie genauso gut gel�st werden, wie wenn die Versuchspersonen die Objekte sehen konnten. Anschlie�end wurden die perzeptuellen R�ume beider Modalit�ten mit den Ergebnissen der Kategorisierungsexperimente verglichen. F�r alle Kategorisierungsexperimente und f�r beide Modalit�ten war die wahrgenommene �hnlichkeit zwischen Objekten einer Kategorie h�her, als die �hnlichkeit zweier Objekte aus unterschiedlichen Kategorien. Das hei�t, dass, sowohl visuell als auch haptisch, Objekte in einer Kategorie zusammengruppiert wurden, die als sehr �hnlich wahrgenommen wurden.Um zu untersuchen, inwieweit die auf den computergenerierten Objekten basierenden Ergebnisse auf nat�rliche Objekte �bertragbar sind, wurde eine Sammlung von Muscheln und Salzwasserschnecken erstellt. Mit diesen wurden, wie oben beschrieben, �hnlichkeitsbewertungen durchgef�hrt und mittels multidimensionaler Skalierung die perzeptuellen R�ume visualisiert. Wiederum waren der visuelle und der haptische perzeptuelle Raum fast identisch. Interessanterweise konnte man in beiden R�umen eine Gruppenbildung erkennen, weshalb auch hier drei Kategorisierungsexperimente durchgef�hrt wurden. Obwohl die Muscheln in einer Vielzahl an Objektmerkmalen variierten, z.B. Form, Farbe, Muster etc., konnten die Versuchspersonen diese Aufgabe ohne M�he l�sen, auch wenn sie die Objekte nur betasten durften. Zus�tzlich konnte die Gruppenbildung, die schon in den perzeptuellen R�umen erkennbar war, die Kategorisierungsergebnisse richtig vorhersagen.Zusammengenommen weisen diese Ergebnisse darauf hin, dass die visuelle und die haptische Repr�sentation von Objekten sehr eng miteinander verkn�pft sein m�ssen. Zus�tzlich liefern die Experimente Hinweise darauf, dass die gleichen Prozesse genutzt werden, wenn �hnlichkeiten zwischen Objekten wahrgenommen werden, oder Objekte kategorisiert werden, egal ob die Objekte visuell oder haptisch exploriert werden.