Referat

Cardinal directions of color space
J. Krauskopf, D.R. Williams, D.W. Heeley
Vision Research, 22, 1982
Seminar: Visuelle Neurowissenschaften
Dozent: Prof. Dr. Gegenfurtner
Referentin: Claudia Joas
Überblick
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Farbensehen: Grundlagen
Experiment: Grundlagen und
Grundgedanken, Versuchsaufbau
Betrachtung verschiedener
Einzelaspekte
Zusammenfassung
Farbensehen: Grundlagen
Drei verschiedene Zapfentypen im Auge reagieren bevorzugt auf Licht
unterschiedlicher Wellenlängen. Es gibt jedoch starke Überlappungen
der Signale der einzelnen Zapfen.
Farbensehen: Grundlagen
In den
Gegenfarbkanälen
erfolgt daher eine
Differenzbildung
der Signale, die
bewirkt, dass
redundante
Information
ausgeblendet wird.
Experiment:
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Grundfrage von Krauskopf und
Kollegen:
Wie genau funktioniert die Interaktion
der Zapfensignale jenseits der
Rezeptorebene?
Was ist die neuronale Grundlage der
Gegenfarbmechanismen?
Experiment: Grundgedanken I
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Krauskopf und
Kollegen maßen die
Adaptation des
Auges auf farbliche
Veränderungen
entlang
verschiedener
Achsen des
Farbraums.
Experiment: Grundgedanken II
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Vor und nach jeder Adaptationsphase
wurden die Schwellen für das
Entdecken von Farbveränderungen
gemessen.
Frage: Ändern sich die Schwellen nach
der Adaptation an bestimmte
Farbrichtungen?
Und, falls ja, an welche?
Experiment: Grundgedanken III
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
Ändern sich die Schwellen auch für das
Entdecken von
Helligkeitsunterschieden?
Schwellenänderungen in bestimmten
Farbrichtungen würden auf die Existenz
neuronaler Pfade hinweisen, die speziell
diese Farbrichtungen verarbeiten.
Experiment: Apparatur
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Gerät: Computerkontrollierter
Farbmischer
Drei Laser mit rotem,
grünem und blauem
Licht ermöglichen die
Herstellung aller
möglichen
Farbvariationen mittels
additiver Farbmischung.
Experiment: Methode
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Zu Beginn des Experiments stellten die
Versuchspersonen aus den drei Grundfarben
eine Mischung ein, die ihnen subjektiv weiß
erschien.
Um Farbänderungen zu erzeugen, wurden die
Helligkeitsanteile der verschiedenen
Laserlichter entsprechend erhöht/reduziert.
Die Gesamt-Helligkeit wurde dabei konstant
gehalten.
Erste Phase
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In der ersten Phase des Experiments
wurden auf der Grundlage der
Gegenfarbtheorie zwei provisorische
Farbachsen definiert:
Erste Phase
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Eine provisorische
gelb-blau-Achse (P1)
Eine provisorische
rot-grün-Achse (P2)
Zusätzlich eine
Helligkeits-Achse
gelb-blau
rot-grün
Vorgehen
1. VP betrachtet ein weißes Feld für 30
sec.
2. Schwellenmessung in Rot-GrünRichtung: Ab welchem Sättigungsgrad
einer gezeigten Farbe (rot, bzw. grün)
werden Unterschiede zu Weiß
erkannt?
Vorgehen
3. Habituationsphase: VP betrachtet 30
Sekunden lang ein Feld, dessen Farbe im
Sekundentakt von rot nach grün und zurück
wechselt.
Vorgehen
4. Erneute Schwellenmessung: Wie haben
sich die Schwellen für das Erkennen von
rot und grün verändert?
Für die gelb-blaue Farbrichtung bzw. die
Helligkeitsdimension ist der Vorgang
entsprechend.
Ergebnis:
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Nach Adaptationsphase
signifikante
Schwellenänderungen
für Farberkennung
Betrachtung des
Habituationsfeldes für
15 Sekunden genügte,
um maximale
Schwellenunterschiede
zu produzieren.
„Change in
log threshold“
Schwelle nach
15 Sekunden
Verschiedene Einzelaspekte:
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Effekt der Amplitude des Habituationsreizes
Generalisierbarkeit der Habituation auf
andere Farbrichtungen
Farbe und Helligkeit
„Einbahnstraße“ oder „Gegenverkehr“: sind
die Farbrichtungen uni- oder bidirektional?
Exakte Definition der Farbrichtungen
Amplitude des
Habituationsreizes
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
Änderungen der
Amplitude des
Habituationsreizes =
Änderungen des
Sättigungsgrades
der jeweiligen
Farben
Wie wirken sie sich
auf die Schwellen
aus?
Amplitude des
Habituationsreizes

Je gesättigter die
Farben des
Habituationsreizes,
desto größer die
Unterschiede der
Schwellen vor und
nach dem
Adaptationsprozess.
Generalisierbarkeit der
Habituation
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Erfolgt Adaptation in einer Farbrichtung,
werden die Schwellen für das Erkennen
der Farben dieser Richtung erhöht.
Erhöhen sich auch die Schwellen für das
Erkennen anderer Farben?
Generalisierbarkeit der
Habituation
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Adaptation erfolgte
entlang der
bekannten
provisorischen
Farbachsen.
Gemessen wurden
anschließend die
Schwellen für die
eingezeichneten
acht Farbrichtungen.
gelb-blauAchse
rot-grün-Achse
Generalisierbarkeit der
Habituation: Ergebnisse



Starke selektive
Schwellenänderungen!
Höchste Schwellen in der
Habituationsrichtung
(a: gelb-blau; b: rot-grün).
Fast keine
Schwellenänderung in der
orthogonalen Richtung.
a)
b)
Generalisierbarkeit der
Habituation: Ergebnisse
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
c) und d):
Habituationsachsen
wurden um 45° rotiert.
Ergebnis:
Schwellenerhöhungen
erfolgten nahezu
gleichmäßig in allen
Richtungen.
c)
d)
Frage an Euch:

Welche
Schlussfolgerung
würdet Ihr aus
diesem Ergebnis
ziehen?
Antwort:
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
Offenbar ist es nicht egal,
welche Farbrichtungen
gewählt werden.
Die rot-grün- und die blaugelb-Achse scheinen eine
besondere Rolle zu spielen.
Willkürlich gewählte
Farbachsen führen nicht zu
den gleichen Ergebnissen.
Farbe und Helligkeit
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
Die bisherigen Ergebnisse lassen auf
zwei Farbachsen schließen.
Gibt es noch eine dritte, eine
Helligkeits-, bzw. Intensitäts-Achse?
Versuch: Habituationsexperiment mit
Stimuli, die in Farbe (rot-grün) und in
Helligkeit variierten.
Farbe und Helligkeit:
Ergebnisse
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Adaptation an einen Stimulus, der nur
in der Helligkeit variiert, führt zu
erhöhten Schwellen für Helligkeit, nicht
aber für Farbe.
Dasselbe gilt im umgekehrten Fall.
Adaptation an Stimuli, die in beiden
Aspekten variieren, führen zu erhöhten
Schwellen für Farbe und für Helligkeit.
„Einbahnstraße“ versus
„Gegenverkehr“
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

Die bisher beschriebenen Ergebnisse weisen
auf drei verschiedene Bahnen hin: eine grünrote, eine blau-gelbe und eine
Helligkeitsbahn.
Gibt es nur eine Nervenbahn für rot-grüne
Farbveränderungen, oder existieren zwei
getrennte „Einbahnstraßen“ für eine grünrote vs. eine rot-grüne Richtung?
Ebenso natürlich für blau-gelb vs. gelb-blau
und hell-dunkel vs. dunkel-hell?
„Einbahnstraße“ versus
„Gegenverkehr“
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

Versuche mit selektiver Habituation in
die einzelnen Farbrichtungen weisen
darauf hin.
Schwellenänderungen erfolgen selektiv
in die jeweilige Richtung.
Es handelt sich also tatsächlich um ein
„Einbahnstraßen“-System.
Exakte Definition der
Farbrichtungen
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Die bisher im Versuch verwendeten
Farbachsen waren willkürlich definiert.
Suche nach den tatsächlichen physiologischen
Farbachsen.
Von den provisorischen Achsen ausgehende
schrittweise Rotation der Achsen im Farbraum
und Suche nach den Achsen, die maximale
Schwellenunterschiede produzieren.
Exakte Definition der
Farbrichtungen: Ergebnis
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Die physiologische rotgrün-Achse entspricht
der provisorischen
Achse.
Die psysiologische
gelb-blau-Achse
unterscheidet sich von
der vorher definierten.
Sie entspricht einer
tritanopen Achse.
Tatsächliche gelbblau-Achse
Provisorische
gelb-blauAchse
Provisorische
rot-grün-Achse
Zusammenfassung
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Die Ergebnisse von Krauskopf und Kollegen
weisen darauf hin, dass es sechs kardinale
Farbrichtungen gibt:
Rot-grün, grün-rot, hell-dunkel, dunkel-hell,
gelb-blau und blau-gelb.
Diese Befunde entsprechen der
Gegenfarbtheorie, wobei die gelb-blaue
Farbrichtung von der erwarteten Linie
abweicht.
Danke für Eure Aufmerksamkeit!