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+ Abb. 2: Schema der neuronalen Verschaltung im menschlichen Farbsehsystem. Psychophysik des Farbensehens In den bisherigen Kurstagen haben Sie sich überwiegend mit der Bildung und Weiterleitung neuronaler Signale beschäftigt sowie Methoden kennengelernt, wie man solche Vorgänge direkt messen kann. Für viele Fragestellungen war oder ist es jedoch nicht möglich direkte Messungen an Neuronen oder Gehirn vorzunehmen oder die untersuchten Prozesse sind so komplex, dass man zunächst nur über Verhaltensexperimente einen Zugang schaffen kann. In psychophysischen Experimenten kann man untersuchen, wie die Farbwahrnehmung von den physikalisch beschreibbaren Reizen abhängt. Beim Studium der Sehwahrnehmung werden die Lichtreize dabei von den Versuchspersonen bezüglich ihrer Gleichheit (Identitätsurteil), bezüglich des Grades ihrer Verschiedenheit (Ähnlichkeitsurteil) oder bezüglich 63
Qualität beurteilt. Untersucht man das Farbensehen, dann besteht die Beurteilung der Qualität des Lichtreizes darin festzustellen (in Worten zu beschreiben), um welche Art von Farben es sich handelt, also ob sie als reine Farben (Urfarben) oder als gemischte Farben wahrgenommen werden. Als Urfarben gelten beim Menschen nach Ewald Hering Blau, Gelb, Grün, Rot, Schwarz und Weiß. Alle anderen Farbempfindungen enstehen aus der Mischung von Urfarben. Dabei können Rot und Grün bzw. Blau und Gelb nie gleichzeitig auftreten, sie scheinen sich gegenseitig auszuschließen. Deshalb bezeichnet man diese Paare als Gegenfarbenpaare. Dies gilt nicht für das verbleibende Paar der (achromatischen) Urfarben schwarz und weiß: Im Grau können sie gemeinsam auftreten. Gemischte Farben entstehen z.B. aus Gelb und Rot (Orange) oder aus Rot und Blau (Purpur). Dieser Vorstellung stand im 19. Jahrhundert die von Thomas Young begründete trichromatische Theorie des Farbensehens gegenüber, die auf den Erkenntnissen von I. Newton’s Farbmischexperimenten mit monochromatischen Lichtern basierte und von James Maxwell und Hermann von Helmholtz weiter vertieft wurde. Im Mittelpunkt dieser Theorie steht die Beobachtung, daß sich jede Farbe aus drei in einem spezifischen Intensitätsverhältnis gemischten sogenannten Primärlichtern (Rot, Grün, Blau) herstellen lässt. Eine weitere Beobachtung war, daß sich die gleiche Farbe durch verschiedene Lichtmischungen erzeugen lässt (metamere Farben) und daß sich eine geroße Zahl von Farbpaaren zu Unbunt mischen lassen (Komplementärfarbenpaare). Diese Farbmischungsregeln wurden mathematisch beschrieben und bildeten die Grundlage für die Entwicklung von Farbräumen und Farbsehmodellen. Aufgrund dieser Betrachtungsweise gelangt man zu 8 Grundfarben: Rot, Grün, Blau, Gelb (Mischung aus Rot und Grün), Magenta (Blau und Rot), Cyan (Grün und Blau) sowie Schwarz und Weiß. Das klingt alles ganz schön verwirrend und ist es auch, denn tatsächlich sind die 4 Urfarben (Blau, Gelb, Rot, Grün, nach der Gegenfarbentheorie von Hering) und die 6 Grundfarben (Blau, Gelb, Rot, Grün, Magenta, Cyan, nach der Young-Helmholtz'schen trichromatischen Theorie) nicht dasselbe, da sich die Bezeichnungen für qualitative Wahrnehmungspähomene (Farben) auf zwei verschiedene Theorien des Farbensehens beziehen. Tatsächlich stellt sich heraus, daß beide Theorien zutreffend sind, die trichromatische Theorie auf der Ebene der Rezeptoren und die Gegenfarbentheorie auf der Ebene der neuronalen Verschaltung. 64
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