Bereits 1870 entdeckte der Physiologe Ludimar Hermann, dass eine Anordnung von schwarzen Quadraten umgeben von weißen „Straßen“ zu einer Helligkeitstäuschung führt, die heute allgemein unter dem Namen Hermann-Gitter bekannt ist. (Abbildung oben; Vergleiche auch unseren Übersichtartikel [1] im optikum)
Neue sinusförmige Variante des Hermann-Gitters
Auf der diesjährigen Tagung der European Conference on Visual Perception (ECVP) in Budapest stellten János Geier und Mitarbeiter eine einfache, jedoch sehr wirkungsvolle Variante des Hermann-Gitters vor (Abb. 1b; siehe auch Peter H. Schiller, http://web.mit.edu/bcs/schillerlab/research/A-Vision/A15-7.htm). Die geraden Streifen sind lediglich leicht sinusförmig gebogen und dies bewirkt, wie man verblüfft feststellt, dass die verwaschenen grauen Flecken der Originaltäuschung (Abb. 1a) vollständig verschwinden!
Abb. 1b: Die verwaschenen grauen Flecken der Originaltäuschung
(Abbildung am Kopf dieses Artikels) sind vollständig verschwunden.
Hermanns Gittertäuschung wird allgemein mit der Organisation konzentrischer rezeptiver Felder der Netzhaut erklärt, die infolge verstärkter Umfeldhemmung der Kreuzungen die Helligkeitsinformation dort schwächer übertragen als in den Straßen [1,2]. Diese schon 1960 von dem Neurophysiologen Günter Baumgartner versuchte Erklärung stößt bei dem in Abb. 1b gezeigten Muster ganz offensichtlich auf ihre Grenzen. Dass sie unzureichend ist, wurde bereits vor fast 20 Jahren durch einen von uns [3] mit Hilfe eines Musters demonstriert, das den Wegfall der Täuschung unter Bedingungen (Hinzufügen diagonaler Streifen) zeigt, unter denen eine rein retinal bedingte Täuschung verstärkt auftreten sollte (Abb. 5 in [1]). Offenbar bewirken die sich länglich erstreckenden, orientierungsempfindlichen rezeptiven Felder auf höheren Stufen des Sehsystem (Cortex) eine Unterdrückung oder ein „Wegfiltern“ der retinalen Sehinformationen. Das Ergebnis ist eine korrekte Helligkeitswahrnehmung.
Andererseits zeigt eine vor genau 10 Jahren entdeckte [1] und inzwischen als „Scintillation Grid“ beziehungsweise als Szintillionsgitter international bekannte Variante des Hermann-Gitters eine viel stärkere Täuschung (Abb. 2a).
Abb. 2a: Szintillionsgitter
Dieses „Blitzgitter“ ist mittlerweile in fast allen Museen zu sehen, die eine Abteilung mit optischen Phänomenen haben, allen voran das Exploratorium in San Francisco, das Science Center in Glasgow, das Technorama in Winterthur, das Explora in Frankfurt am Main und das Museum in Dinkelsbühl. Weltweit sind Sehforscher mit diesem Muster beschäftigt, bei dem offensichtlich ganz andere Mechanismen am Werk sind als beim punktelosen Hermann-Gitter. Die weißen Punkte erscheinen zeitweilig tief schwarz, während an den Kreuzungen des Hermann-Gitters nur leichte Grauschattierungen wahrgenommen werden. Für die intensiven Täuschungseffekte, die durch das Szintillionsgitter ausgelöst werden, gibt es bislang noch keine plausible Erklärung.
Zurück von der Tagung in Budapest haben wir natürlich sofort ausprobiert, wie sich sinusförmig gebogene Streifen beim Szintillionsgitter auswirken. Und siehe da: auch hier verschwindet die doch so starke Täuschung (Abb. 2b)!
Abb. 2b: Sinusförmig gebogene Streifen beim
Szintillionsgitter
Offensichtlich sind leichte Krümmungen (Orientierungsänderungen) der Streifen beim Hermann-Gitter wie auch beim Szintillionsgitter höchst kritisch, was auf gemeinsame physiologische Ursachen verweist, insbesondere auf den bereits erwähnten Einfluss von selektiv auf die Reizorientierung ansprechenden Neuronen im Cortex [3]). Eine überzeugende, auf beide Täuschungen sowie auch auf deren verblüffendem Verschwinden zutreffende physiologische Erklärung ist allerdings noch nicht in Sicht.
Nachtrag vom 26.04.2005
Liebe Leser!
Während der gesamten Tagung in Budapest, Aug. 2004, prangte über dem Eingang des Tagungsgebäudes ein riesiges Poster des Hermann-Gitters sowie die wellenförmige Variante der Abb. 1.b. Dieses neue Muster von János Geier war uns Anlass genug, um selbst auszuprobieren, ob die noch weit stärkere Täuschung des Szintillationsgitters unter diesen Bedingungen auch verschwindet. Das Ergebnis war für uns neu, war aber — wie wir erst kürzlich durch eine Mitteilung von János Geier vom 12. 4. 2005 erfahren haben – für andere doch nicht ganz neu.
János Geier während seines Vortrags in Budapest
János Geier hatte ein ähnliches Muster bereits in Budapest vorgestellt. Leider haben wir diese Demonstration am letzten Tag der Tagung versäumt, da wir Budapest bereits wegen weiterer Termine in Wien (BL) bzw. an der Univ. Klausenburg/Cluij (WHE) verlassen mussten.
Quellen:
[1] Lingelbach B., Ehrenstein W.H. (2002) Das Hermann-Gitter und die Folgen, Deutsche Optikerzeitung 2002/5, 13-20; bzw. im optikum.
[2] Spillmann L. (1994) The Hermann grid illusion: a tool for studying human perceptive field organization. Perception 23, 691-708.
[3] Lingelbach B., Bock B., Hatzky B., Reisinger E. (1985) The Hermann grid illusion – retinal or cortical? Perception 14, A7
Bildlegenden:
Abb. 1a (Grafik am Kopf des Artikels, Coverfoto): Hermann-Gitter. Die „Kreuzungen“ erscheinen dunkler als die Straßen.
Abb. 1b: Variante des Hermann-Gitters, wie sie auf der ECVP in Budapest im August 2004 von J. Geier, L. Sera und L. Bernath vorgestellt wurde, bewirkt den Wegfall der Täuschung!
Abb. 2a: Scintillating Grid. Die weißen Punkte werden zeitweilig tief schwarz gesehen.
Abb. 2b: Variante des Scintillating Grid (Lingelbach und Ehrenstein, September 2004). Die so starke Täuschung verschwindet auch hier!
Anschrift der Verfasser:
Prof. Dr. Bernd Lingelbach
FH-Aalen
Studiengangleiter Augenoptik
Gartenstraße 133
D-73430 Aalen
und
Institut für Augenoptik Aalen
Leinroden, Untere Gasse 17
D-73453 Abtsgmünd
e-mail: ifaa@leinroden.de
Dr. Walter Ehrenstein
Institut für Arbeitsphysiologie
Ardeystraße 67
D- 44139 Dortmund
e-mail: ehrenstein@ifado.de
