Biologische Bewegung - Biological motion

Ein Beispiel für eine Punktlichtanzeige eines Satzes in der amerikanischen Gebärdensprache. Die biologischen Bewegungen des Unterzeichners können durch die Bewegungen der weißen Punkte beobachtet werden, während er einen Satz unterschreibt.

Biologische Bewegung ist Bewegung, die aus Handlungen eines biologischen Organismus entsteht. Menschen und Tiere sind in der Lage, diese Handlungen durch Erfahrung, Identifikation und neuronale Verarbeitung auf höherer Ebene zu verstehen . Menschen verwenden biologische Bewegung, um vertraute Handlungen zu identifizieren und zu verstehen, die an den neuronalen Prozessen für Empathie , Kommunikation und das Verstehen der Absichten anderer beteiligt sind . Das neuronale Netz für biologische Bewegungen ist hochsensibel für die vorherige Erfahrung des Beobachters mit den biologischen Bewegungen der Aktion, was ein verkörpertes Lernen ermöglicht . Dies hängt mit einem Forschungsgebiet zusammen, das allgemein als verkörperte Kognitionswissenschaft bekannt ist , zusammen mit der Forschung zu Spiegelneuronen .

Ein bekanntes Beispiel für die Sensibilität für eine bestimmte Art von biologischer Bewegung ist zum Beispiel, dass erfahrene Tänzer andere beim Tanzen beobachten . Im Vergleich zu Menschen, die nicht tanzen können, zeigen erfahrene Tänzer mehr Sensibilität für die biologische Bewegung aus dem Tanzstil ihrer Expertise . Derselbe erfahrene Tänzer würde auch eine ähnliche, aber weniger Sensibilität für Tanzstile zeigen, die außerhalb ihres Könnens liegen. Die Unterschiede in der Wahrnehmung von Tanzbewegungen legen nahe, dass die Fähigkeit, biologische Bewegungen wahrzunehmen und zu verstehen, stark von der Erfahrung des Betrachters mit der Aktion beeinflusst wird. Ein ähnlicher Expertise-Effekt wurde bei verschiedenen Aktionsarten beobachtet, wie zum Beispiel beim Musizieren, Sprache, wissenschaftlichem Denken, Basketball und Gehen.

Geschichte

Das Phänomen der menschlichen Empfindlichkeit gegenüber biologischer Bewegung wurde erstmals 1973 vom schwedischen Wahrnehmungspsychologen Gunnar Johansson dokumentiert . Er ist vor allem für seine Experimente bekannt, bei denen Point Light Displays (PLDs) verwendet wurden. Johansson befestigte Glühbirnen an Körperteilen und Gelenken von Schauspielern, die im Dunkeln verschiedene Aktionen ausführten. Er filmte diese Aktionen und erzeugte Punktlichter von jeder Glühbirne, die sich auf einem schwarzen Hintergrund bewegte. Johansson fand heraus, dass die Leute erkennen konnten, was die Schauspieler taten, wenn sich die PLD bewegte, aber nicht, wenn sie stillstand. Johanssons Erfindung der PLDs inspirierte ein neues Forschungsgebiet der menschlichen Wahrnehmung. Die moderne Technologie zur Herstellung von PLDs basiert auf den gleichen Prinzipien, außer dass der Film durch mehrere an Computer angeschlossene Kameras ersetzt wurde, die eine 3D-Darstellung der Bewegungen der Schauspieler erstellen, was eine beträchtliche Kontrolle der PLDs ermöglicht.

Das Interesse an biologischer Bewegung wurde mit der Veröffentlichung eines Artikels über Spiegelneuronen aus dem Jahr 1996 erneuert . Es wurde festgestellt, dass Spiegelneuronen im Gehirn eines Tieres aktiv waren, sowohl wenn dieses Tier beobachtete, wie ein anderes Tier eine Bewegung machte, als auch wenn dieses Tier dieselbe Bewegung machte. Die Spiegelneuronen wurden zunächst im prämotorischen Kortex beobachtet , wurden jedoch auch im supramarginalen Gyrus und dem temporoparietalen Übergang gefunden , Bereichen des Gehirns, die mit der biologischen Bewegungsverarbeitung verbunden sind. Die Kodierung sowohl visueller als auch motorischer Aktionen innerhalb derselben Neuronengruppe legt nahe, dass das Verständnis und die Wahrnehmung biologischer Bewegungen nicht nur von der visuellen Information der Bewegung, sondern auch von der Erfahrung des Beobachters mit der biologischen Bewegung beeinflusst wird.

Heute hat die Entdeckung von Spiegelneuronen zu einer Explosion der Forschung zur biologischen Bewegungs- und Handlungswahrnehmung und -verständnis in Forschungsbereichen wie der sozialen und affektiven Neurowissenschaft, Sprache , Handlung, Motion-Capture-Technologie und künstlicher Intelligenz wie Androiden und virtuellen verkörperten Agenten geführt , und das unheimliche Tal- Phänomen.

Forschung zur biologischen Bewegung

Erkenntnisse aus der Forschung zu biologischen Bewegungen haben gezeigt, dass der Mensch sehr sensibel auf biologische Bewegungsbewegungen reagiert, und diese Beobachtungen haben sich zu Studien über verschiedene mögliche Faktoren bei der Wahrnehmung und dem Verständnis der biologischen Bewegungen von Körperhandlungen entwickelt. Durch Studien mit Point-Light-Display (PLD) sind Erkenntnisse aus den Bereichen Psychologie und Neurowissenschaften zu einem umfangreichen Forschungsgebiet angewachsen , das sich über verschiedene Bereiche erstreckt.

Allgemeine Beobachtungen zur biologischen Bewegung

In einem PLD-Experiment werden den Teilnehmern statische, dynamische oder randomisierte dynamische weiße Punkte präsentiert, die aus Lichtquellen oder Motion-Capture-Markern bestehen, die an den Gelenken platziert wurden, die an Aktionen für biologische Organismen beteiligt sind. Obwohl einzelne Punkte in PLD keine offene visuelle Verbindung mit anderen Punkten zeigen, können Beobachter in dynamischer PLD kohäsive biologische Bewegungsbewegungen wahrnehmen. [4] Studien mit PLD-Methoden haben ergeben, dass Menschen die PLD ihrer eigenen Gangarten im Vergleich zu anderen besser identifizieren können. [3] Menschen sind auch in der Lage, verschiedene Emotionen bei PLD zu erkennen. Mit besonderem Augenmerk auf die Körpersprache kann ein Beobachter Wut, Traurigkeit und Glück erkennen. Bei einigen Aktionen in PLD können Beobachter auch das Geschlecht der Akteure identifizieren .

Läsionsschaden

In einer großen Studie mit Schlaganfallpatienten wurden der Sulcus temporalis superior und der prämotorische Kortex als signifikante Regionen mit einer mangelhaften biologischen Bewegungswahrnehmung in Verbindung gebracht . Das Kleinhirn ist auch an der biologischen Bewegungsverarbeitung beteiligt.

Eine aktuelle Studie an einem Patienten mit Entwicklungs agnosia , eine Wert Objekte zu erkennen, festgestellt , dass die Fähigkeit , die Form von biologischen Organismen durch biologische Bewegung bleibt intakt, trotz Mangel in der Wahrnehmung von nicht-biologischer Form durch Bewegung zu erkennen.

Neuroimaging

Die neuere Forschung der kognitiven Neurowissenschaften hat begonnen, sich auf die Gehirnstrukturen und neuronalen Netzwerke zu konzentrieren , die an der biologischen Bewegungsverarbeitung beteiligt sind. Die Anwendung von transkraniellen Magnetstimulationsmethoden lieferte Beweise dafür, dass die biologische Bewegungsverarbeitung außerhalb des MT+/V5-Bereichs stattfindet, was sowohl visuelle Form als auch Bewegung umfassen kann. Es hat sich gezeigt, dass der Sulcus temporalis posterior superior während der biologischen Bewegungswahrnehmung aktiv ist. Außerdem wurde gezeigt, dass der prämotorische Kortex während der biologischen Bewegungsverarbeitung aktiv ist, was zeigt, dass das Spiegelneuronensystem für die Wahrnehmung und das Verständnis von PLD rekrutiert wird. Weitere Beweise aus einer anderen Studie zeigen, dass das Default-Mode-Netzwerk für die Unterscheidung zwischen biologischer und nicht-biologischer Bewegung wesentlich ist. Diese oben genannten Studien zeigen, dass die biologische Bewegungswahrnehmung ein Prozess ist, der mehrere verschiedene neuronale Systeme außerhalb von Netzwerken einbezieht, die an der visuellen Verarbeitung nicht-biologischer Bewegungen und Objekte beteiligt sind .

Entwicklung bei Kindern

Die menschliche Wahrnehmung und das Verständnis der biologischen Bewegung bei tierischen Handlungen entwickelt sich mit dem Alter und endet normalerweise im Alter von etwa fünf Jahren. In einem Experiment mit dreijährigen, vierjährigen und fünfjährigen Kindern und Erwachsenen wurden die Teilnehmer gebeten, PLD von Tieraktionen wie gehender Mensch, laufender und spazierender Hund und fliegender Vogel zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigten, dass Erwachsene und Fünfjährige in der Lage waren, Tierhandlungen genau zu identifizieren. Vierjährige und Dreijährige hatten jedoch Schwierigkeiten, obwohl Vierjährige deutlich besser darin waren, tierische Handlungen zu erkennen als Dreijährige. Dies deutet darauf hin, dass unsere Wahrnehmung und unser Verständnis biologischer Bewegungen und Handlungen den Entwicklungsprozess bei menschlichen Kindern durchlaufen und eine Leistungsgrenze für die Identifizierung von Tierhandlungen im Alter von fünf Jahren erreichen.

Während die meisten Tiere, z menschliche PLD. Eine mögliche Erklärung für diese widersprüchlichen Ergebnisse könnte in der geringen Körpergröße der Kinder und den daraus resultierenden Erfahrungen mit visuellen Perspektiven liegen: Hunde sind kleineren Kindern in der Höhe näher, während die Erfahrung, ähnliche biologische Bewegungen von Menschen zu beobachten und auszuführen, schwieriger ist Kommen Sie aufgrund der Körpergröße der Erwachsenen und ihrer geringen Erfahrung mit dem Gehen vorbei.

Im nächsten Teil des Experiments wurden verschiedene Teilnehmer gebeten, dieselben Point-Light-Display-Tiere zu identifizieren, jedoch mit statischen Bildern anstelle von bewegten Punkten. Fünfjährige und Erwachsene gaben Ergebnisse von Zufallsleistungen an , während die jüngeren Teilnehmer aufgrund der höheren Fehlerquoten von der schwierigeren Art der Aufgabe weggelassen wurden. Daher legt dieses Experiment nahe, dass wir im Alter von fünf Jahren geschickt darin sind, tierische Handlungen und visuelle Formen mit Point-Light-Displays zu identifizieren. Diese Studie zeigt auch, dass die Erfahrung mit biologischer Bewegung entscheidend für unsere Wahrnehmung und unser Verständnis von Handlungen ist.

Sprache

Menschen scheinen ähnliche kognitive Funktionen zu verwenden, um echte Verben und biologisch mögliche Bewegungen zu identifizieren. In einem anderen Experiment gaben die Forscher den Teilnehmern eine lexikalische und Handlungsentscheidungsaufgabe , um zu messen, wie lange sie brauchten, um zu erkennen, ob die Wörter echt waren oder die verschlüsselten PLDs eine Aktion waren. Die Teilnehmer brauchten viel länger, um Pseudowörter und verschlüsselte PLDs zu identifizieren. Die Korrelation der Reaktionszeit zwischen Verbwörtern und PLD-Aktionen war ziemlich stark (r= 0,56), während die Korrelation zwischen Substantiven und PLD-Aktionen viel geringer war (r= 0,31).

Diese Ergebnisse legen nahe, dass Menschen ähnliche kognitive Funktionen verwenden, um biologische Bewegungen und Wörter zu identifizieren, unabhängig davon, ob sie durch geschriebene Sprache oder Point-Light-Displays dargestellt werden. Der Forscher schlägt vor, dass diese Ergebnisse einen theoretischen Rahmen namens verkörperte Kognition unterstützen, der darauf hindeutet, dass die Wahrnehmung von Handlungen und Wörtern durch das motorische System unterstützt werden kann .

Psychophysik

Einige Forschungen untersuchen die Unterschiede zwischen globaler und lokaler Verarbeitung biologischer Bewegung; wie die gesamte PLD-Figur verarbeitet wird, verglichen mit der Verarbeitung einzelner Punkte in der PLD. Eine Studie untersuchte beide Arten der Verarbeitung in einer PLD des menschlichen Gehens in verschiedene Richtungen, indem einzelne Punkte durch menschliche Bilder oder Strichmännchen in verschiedene Richtungen ersetzt wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass Menschen Schwierigkeiten haben, die Laufrichtung der globalen PLD wahrzunehmen, wenn die lokalen Punkte nicht in die gleiche Richtung zeigen, was darauf hindeutet, dass das Gehirn einen ähnlichen formbasierten Mechanismus zur Erkennung sowohl globaler als auch lokaler Reize während der Verarbeitung verwendet . Die Ergebnisse zeigen auch, dass die Verarbeitung lokaler Bilder ein automatischer Prozess ist, der die nachfolgende Verarbeitung der globalen Form der Walking-PLD stören kann.

Die Wahrnehmung der biologischen Bewegung bei PLD hängt sowohl von den Bewegungen einzelner Punkte und der Konfiguration/Ausrichtung des Körpers als Ganzes als auch von den Interaktionen zwischen diesen lokalen und globalen Hinweisen ab. Ähnlich wie beim Thatcher-Effekt bei der Gesichtswahrnehmung ist die Inversion einzelner Punkte leicht zu erkennen, wenn die gesamte Figur normal präsentiert wird, aber schwer zu erkennen, wenn die gesamte Anzeige auf dem Kopf steht. Neuere elektrophysiologische Arbeiten legen jedoch nahe, dass die Konfiguration/Ausrichtung der PLD die Bewegung der verarbeitenden PLD in den frühen Stadien der neuronalen Verarbeitung beeinflussen könnte.

Siehe auch

Verweise