Max-Planck-Forscher teilten die Welt in Bilder.

© Martin Hebart/ MPI CBS

Wissen Wissenschaft
10/24/2020

Bunt oder beweglich: 49 Eigenschaften erklären dem Gehirn die Welt

Es sind knapp 50 Merkmale, anhand derer Menschen beinahe jedes Ding erkennen.

Sessel oder Hund? Um ein Objekt als solches zu erkennen, zerlegt das Gehirn es in einzelne Eigenschaften und setzt es anschließend wieder zusammen. Bisher war unklar, welche Merkmale erfasst werden. Forschende des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig haben diese nun identifiziert. Sie gehen von „bunt“ über „flauschig“ bis „wertvoll“. Insgesamt sind es lediglich 49 Kriterien, anhand derer Menschen beinahe jedes Ding erkennen.

Ein Hund kann ganz unterschiedlich aussehen. Dennoch erkennen Menschen den Vierbeiner als solchen, weil er wegen der Eigenschaften wie "flauschig" oder "lebendig" ähnlich zu der bekannten Kategorie "Hund" ist.

Menschen leben in einer Welt voller Dinge, die sie identifizieren und in verschiedene Kategorien einordnen müssen. Nur so können sie miteinander kommunizieren und entsprechend sinnvoll handeln. Sehen sie etwas vor uns, das sie als Stuhl erkennen, können sie sich daraufsetzen. Haben sie eine Tasse als solche eingeordnet, können sie diese anheben und daraus trinken.

Kategorie des Ähnlichen

Um diese Kartierung durchzuführen und der Umgebung einen Sinn zu geben, müssen Menschen ständig die aktuell eintreffenden Informationen mit denen abgleichen, die sie bereits gelernt haben. Dazu zerlegt das Gehirn ein Objekt in seine einzelnen Eigenschaften, gleicht die mit bereits Bekanntem ab und setzt die Eigenschaften anschließend wieder zusammen. Je nachdem, wie ähnlich das Betrachtete zu einer bekannten Kategorie ist, wird es dann als Möbelstück oder Gefäß erkannt. Bislang ist jedoch unklar, wodurch wir Dinge als ähnlich oder weniger ähnlich betrachten – welche Eigenschaften es also sind, die Objekte erkennen lassen.

Deutsche Wissenschaftler haben nun in Zusammenarbeit mit dem National Institute of Mental Health in Bethesda/USA ein Set aus 49 Eigenschaften ermittelt, nach denen Menschen beinahe alle Objekte bestimmen können, die also deren sogenannter mentaler Repräsentation zugrundeliegen. Demnach übersetzt das Gehirn einen Reiz in eine Art inneres Abbild.

Farbe, Form, Natur, Bewegung...

Das setzt sich etwa aus der Farbe, Form und Größe zusammen, aber auch daraus, dass es „was mit Natur zu tun hat", „sich bewegen kann“, „wertvoll“ oder „was mit Feuer“ ist. Die Forscher hatten nach einem Set an Merkmalen gesucht, das benennbar und minimal hinreichend ist, also möglichst wenige Merkmale enthält und dennoch ausreichend groß ist, um alles beschreiben zu können.

„Unsere Ergebnisse zeigen, wie wenige Eigenschaften es eigentlich braucht, um alle Objekte in unserer Umgebung zu charakterisieren“, sagt Martin Hebart, Erstautor der Publikation. Das Gehirn schlüsselt demnach die Umgebung anhand von insgesamt 49 Merkmalen auf, nach denen es alle Objekte kategorisiert. „Daraus lässt sich auch ableiten, was als besonders ähnlich und was als besonders typisch für eine Kategorie empfunden wird“, sagt der Neurowissenschaftler. Ob also etwa die Muschel oder der Hund als typischeres Tier wahrgenommen wird. „Im Grunde erklären wir damit die Grundprinzipien unseres Denkens, wenn es um Objekte geht.“

Medizinischer Nutzen

Die Ergebnisse könnten aber auch medizinisch genutzt werden. Bisher wurde angenommen, dass Patienten, die wegen einer Hirnschädigung bestimmte Tiere nicht identifizieren können, Lebewesen insgesamt nicht erkennen. Womöglich hat der Betroffene aber ein Defizit darin, die Eigenschaft „flauschig“ zu erkennen, die den Tieren zugrunde liegt. Daraus leiten sich dann möglicherweise andere Therapieformen ab.

Zusammenhänge von 2.000 Abbildungen abgefragt

Untersucht hat das Forschungsteam diese Zusammenhänge mithilfe von fast 2.000 Abbildungen von Objekten, die repräsentativ für alles aus unserer Umgebung sind. Den Teilnehmenden der Studie zeigten sie dann jeweils drei der Bilder gleichzeitig, zum Beispiel Koala, Hund und Fisch, aber auch Koala, Türvorleger und Brezel. Daraus sollten die Teilnehmer jeweils eines auswählen, das sie als unterschiedlicher wahrnehmen als die anderen beiden. In letzterem Falle war das für die einen womöglich der Koala, weil er im Gegensatz zu den anderen beiden ein Lebewesen ist oder als „nicht flach“ betrachtet wird. Für andere mag das die Brezel gewesen sein, weil Türvorleger und Koala flauschig sind oder man nur die Brezel essen kann. Für wieder andere war es der Türvorleger, weil dieser aus anorganischem Material besteht. Die Antworten sind also nicht immer eindeutig, heben dadurch aber die relevanten Eigenschaften hervor, um auf diese Weise alle Kerneigenschaften herauszufinden.

So einfach ist die Welt

Die Forscher testeten so mithilfe von knapp 5.500 Teilnehmern fast 1,5 Millionen Dreier-Kombinationen. Daraus entwickelten sie letztlich ein Computermodell, nach dem sie berechnen konnten, welches Objekt am wahrscheinlichsten in der jeweiligen Kombination aussortiert wird. Je häufiger zwei Objekte drin bleiben werden, desto ähnlicher sind sie sich. Dabei zeigte sich: Anhand ihres Modells konnten die Wissenschaftler sehr präzise die Ähnlichkeit zweier Objekte vorhersagen. Es lieferte zudem die 49 Kerneigenschaften, die es uns ermöglichen, nach einfachen Kriterien unsere Welt zu sortieren.

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