Der Ophthalmologe

, 106:913 | Cite as

Die Hermann-Gitter-Täuschung: Lehrbucherklärung widerlegt

Originalien

Zusammenfassung

Das Hermann-Gitter bietet eine optische Täuschung, bei der in einem Gittermuster die Kreuzungspunkte eine scheinbare Aufhellung bzw. Verdunklung erfahren, die verschwindet, wenn man die Kreuzungspunkte fixiert. Schon vom Entdecker, Ludimar Hermann (1838–1914), wurde die Täuschung als Hinweis auf Nachbarschaftswechselwirkungen in der Netzhaut interpretiert, und unter dem Stichwort „laterale Hemmung“ erscheint die Täuschung in den meisten Physiologie-Lehrbüchern. Die vorliegende Arbeit fasst neueste Erkenntnisse zusammen, die zeigen, dass die bisherige Interpretation der Täuschung zumindest unvollständig war. Im Jahre 2004 wurde eine scheinbar belanglose Modifikation des Hermann-Gitters vorgestellt, eine leichte Welligkeit der Gitterlinien; dies bringt die Helligkeitstäuschung zum Verschwinden. Im Jahr 2007 erschien eine überzeugendere Erklärung auf der Basis eines künstlichen neuronalen Netzes, dem Helligkeitskonstanz „beigebracht“ worden war. (Unter Helligkeitskonstanz versteht man die dem Menschen eigene Fähigkeit, Helligkeitsunterschiede im Interesse der Objekterkennung richtig zu deuten, unabhängig von der Beleuchtung.) Nachdem das Netz diese Fähigkeit gelernt hatte, unterlag es „von alleine“ einer Reihe optischer Täuschungen, so auch der am Hermann-Gitter. Eine Analyse der Kopplungskonstanten dieses künstlichen neuronalen Netzes könnte zu einem vollständigen Verständnis dieser Täuschung führen.

Schlüsselwörter

Optische Täuschung Laterale Hemmung Helligkeitskonstanz Physiologie Psychophysik 

The Hermann grid illusion: the classic textbook interpretation is obsolete

Abstract

The Hermann grid is an optical illusion in which the crossings of white grid lines appear darker than the grid lines outside the crossings. The illusion disappears when one fixates the crossings. The discoverer, Ludimar Hermann (1838–1914), interpreted the illusion as evidence for lateral connections in the retina. In most textbooks on sensory physiology and ophthalmology, the Hermann grid illusion serves to illustrate “lateral inhibition.” This paper summarises new findings that show that the classic explanation is incomplete. In 2004, a seemingly subtle modification, a small undulation of the grid lines, was shown to demolish the illusion. In 2007, a more convincing explanation appeared: An artificial neural network was trained for “lightness constancy”— the ability of our visual system to interpret luminance in the interest of object recognition, independent of illumination. After having learned lightness constancy, the network was subjected to a number of lightness illusions, among them the Hermann grid illusion. An analysis of the coupling constants of this neural network promises to further our understanding of the Hermann grid illusion.

Keywords

Optical illusion Lateral inhibition Lightness constancy Physiology Psychophysics 

Literatur

  1. 1.
    Adelson EH (1995) http://michaelbach.de/ot/lum_adelsonCheckShadow/Google Scholar
  2. 2.
    Adelson EH (2000) Lightness Perception and Lightness Illusions. MIT Press, Cambridge MAGoogle Scholar
  3. 3.
    Anstis SM (2003) Levels of motion perception. In: Harris L, Jenkin M (eds) Levels of perception. cv, New York, pp 75–99Google Scholar
  4. 4.
    Baldo MV, Ranvaud RD, Morya E (2002) Flag errors in soccer games: the flash-lag effect brought to real life. Perception 31: 1205–1210CrossRefPubMedGoogle Scholar
  5. 5.
    Baumgartner G (1960) Indirekte Größenbestimmung der rezeptiven Felder der Retina beim Menschen mittels der Hermannschen Gittertäuschung. Pflügers Arch ges Physiol 272: 21–22CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Bizios D, Heijl A, Bengtsson B (2007) Trained artificial neural network for glaucoma diagnosis using visual field data: a comparison with conventional algorithms. J Glaucoma 16: 20–28CrossRefPubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Bonneh YS, Cooperman A, Sagi D (2001) Motion-induced blindness in normal observers. Nature 411: 798–801CrossRefPubMedGoogle Scholar
  8. 8.
    Corney D, Lotto RB (2007) What are lightness illusions and why do we see them? PLoS Comput Biol 3: 1790–1800CrossRefPubMedGoogle Scholar
  9. 9.
    Geier J, Bernáth L, Hudák M, Séra L (2008) Straightness as the main factor of the Hermann grid illusion. Perception 37: 651–665CrossRefPubMedGoogle Scholar
  10. 10.
    Geier J, Séra L, Bernáth L (2004) Stopping the Hermann grid illusion by simple sine distortion. Perception 33: 53Google Scholar
  11. 11.
    Hedges TR jr (2007) Charles Bonnet, his life, and his syndrome. Surv Ophthalmol 52: 111–114CrossRefPubMedGoogle Scholar
  12. 12.
    Hermann L (1870) Eine Erscheinung simultanen Contrastes. Pflügers Arch ges Physiol 3: 13–15CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Howe PD, Livingstone MS (2007) The use of the cancellation technique to quantify the Hermann grid illusion. PLoS ONE 2: e265CrossRefPubMedGoogle Scholar
  14. 14.
    Kitaoka A (2003) Phenomenal Characteristics of the peripheral drift illusion. VISION 15: 261–262Google Scholar
  15. 15.
    Lingelbach B, Ehrenstein W (2002) Das Hermann-Gitter und die Folgen. Dtsch Optikerzeitung 5: 13–20Google Scholar
  16. 16.
    Lingelbach B, Ehrenstein W (2004) Neues vom Hermann-Gitter. Dtsch Optikerzeitung 10: 10–12Google Scholar
  17. 17.
    Menon GJ, Rahman I, Menon SJ, Dutton GN (2003) Complex visual hallucinations in the visually impaired: the Charles Bonnet Syndrome. Surv Ophthalmol 48: 58–72CrossRefPubMedGoogle Scholar
  18. 18.
    Meyer CH, Mennel S, Horle S, Schmidt JC (2007) Visual hallucinations after intravitreal injection of bevacizumab in vascular age-related macular degeneration. Am J Ophthalmol 143: 169–170CrossRefPubMedGoogle Scholar
  19. 19.
    Nijhawan R (1994) Motion extrapolation in catching. Nature 370: 256–257CrossRefPubMedGoogle Scholar
  20. 20.
    Pylyshyn Z (1999) Is vision continuous with cognition? The case for cognitive impenetrability of visual perception. Behav Brain Sci 22: 341–365; discussion 366–423PubMedGoogle Scholar
  21. 21.
    Schiller PH, Carvey CE (2005) The Hermann grid illusion revisited. Perception 34: 1375–1397CrossRefPubMedGoogle Scholar
  22. 22.
    Schrauf M, Lingelbach B, Wist ER (1997) The scintillating grid illusion. Vision Res 37: 1033–1038CrossRefPubMedGoogle Scholar
  23. 23.
    Spillmann L (1994) The Hermann grid illusion: a tool for studying human perspective field organization. Perception 23: 691–708CrossRefPubMedGoogle Scholar
  24. 24.
    Übeyli E (2007) Comparison of different classification algorithms in clinical decision-making. Expert Systems 24: 17–34CrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    von Helmholtz H (1911) Handbuch der physiologischen Optik. Leopold Voss, Hamburg/LeipzigGoogle Scholar
  26. 26.
    Weiss Y, Simoncelli EP, Adelson EH (2002) Motion illusions as optimal percepts. Nat Neurosci 5: 598–604CrossRefPubMedGoogle Scholar
  27. 27.
    Wikipedia (2008) Künstliches neuronales Netz. Retrieved 2008–08–04, from <http://de.wikipedia.org/wiki/Künstliches_neuronales_Netz>Google Scholar

Copyright information

© Springer Medizin Verlag 2008

Authors and Affiliations

  1. 1.Univ.-Augenklinik FreiburgFreiburgDeutschland

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