Wetenschappers hebben verschillende theorieën over hoe we vormen zien. Het komt erop neer dat we een voorwerp (de figuur) kunnen herkennen tegen de achtergrond (de grond). Hoewel het concept van figuur-grond-organisatie al langer impliciet aanwezig was in kunst en filosofie, onderzocht en benoemde de Deense psycholoog Edgar Rubin het als eerste als een fundamenteel psychologisch verschijnsel.10.3-1Rubin, E. (1915). Synsoplevede Figurer: Studier i psykologisk Analyse. Første Del. København: Gyldendalske Boghandel Nordisk Forlag
Rubin’s vaas in afbeelding 20 illustreert hoe we verschillende dingen kunnen zien in dezelfde afbeelding, afhankelijk van waar we ons op concentreren. Soms zien we een vaas in het midden, en soms zien we twee gezichten tegenover elkaar. Dit illustreert dat onze hersenen niet alleen passief registreren, maar actief betekenis geven aan wat we zien, wat leidt tot persoonsafhankelijke waarnemingen.
Rubin’s werk heeft een enorme invloed gehad op de Gestaltpsychologie, die benadrukte dat we neigen om gehelen te zien in plaats van losse elementen. De Gestaltwetten van perceptuele organisatie zijn ontwikkeld door de psychologen Max Wertheimer, Wolfgang Köhler en Kurt Koffka in het begin van de 20e eeuw. Ze stelden dat de menselijke waarneming niet passief losse elementen registreert, maar actief organiseert tot zinvolle gehelen (Gestalten). De gestalt-wetten beschrijven hoe het brein visuele informatie automatisch groepeert tot betekenisvolle vormen.10.3-2Wertheimer, M. (1912). Experimentelle Studien über das Sehen von Bewegung. Zeitschrift für Psychologie, 61, 161–265.
Wertheimer, M. (1923). Untersuchungen zur Lehre von der Gestalt. II. Psychologische Forschung, 3, 106-123.
Köhler, W. (1920). Die physischen Gestalten in Ruhe und im stationären Zustand: Eine naturphilosophische Untersuchung. Braunschweig: Vieweg.
Köhler, W. (1920). Die physischen Gestalten in Ruhe und im stationären Zustand: Eine naturphilosophische Untersuchung. Braunschweig: Vieweg.
Koffka, K. (1922). Perception: An introduction to the Gestalt-Theorie. Psychological Bulletin, 19(10), 531-585
Koffka, K. (1935). Principles of Gestalt Psychology. New York: Harcourt, Brace and Company
Gestaltpsychologen hebben uit deze voorkeur voor gehelen de volgende wetten afgeleid:
David Marr keek naar de processen die ten grondslag liggen aan onze waarneming.10.3-3David Courtnay Marr (1982) Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information In zijn theorie stelt hij drie processen voor: ten eerste het opsporen van basiskenmerken zoals randen, lijnen, vlekken, en hun oriëntatie, grootte en relatieve positie. Ten tweede het ontdekken van de diepte en oriëntatie van de zichtbare oppervlakken. En ten derde de ware vorm van een voorwerp, onafhankelijk van het gezichtspunt. Dit beschrijft vormen door middel van een hiërarchische structuur van gegeneraliseerde cilinders (wat later de inspiratie vormde voor Biederman's geons). Dit stelt ons in staat om een voorwerp te herkennen, ongeacht vanuit welke hoek we het zien.
Hij plaatste dit in een groter geheel en vond dat om een complex proces zoals visie te begrijpen, het nodig is om dit op verschillende niveaus te analyseren:
Waarom is het computationele niveau (het doel) zo belangrijk volgens Marr? Marr stelde dat, voordat we proberen te begrijpen hoe (op algoritmisch niveau) of waar (op implementatieniveau) een systeem werkt, we eerst moeten begrijpen wat het systeem probeert te doen. Zonder deze computationele analyse zouden we kunnen eindigen met een beschrijving van de mechanismen, zonder te begrijpen waarom die mechanismen eigenlijk bestaan of wat hun functie is. Door eerst het computationele niveau te begrijpen, krijgen we inzicht in de fundamentele eisen en uitdagingen van het systeem, wat vervolgens de zoektocht naar geschikte algoritmen en implementaties stuurt. David Hubel en Torsten Wiesel's wonnen de Nobelprijs door aan te tonen dat gespecialiseerde cellen in de visuele cortex van de hersenen, het deel van de hersenen dat de eerste verwerking van visuele informatie van de ogen ontvangt, reageren op specifieke oriëntaties en bewegingen van lijnen en randen, wat de neurale basis vormt voor het detecteren van de bouwstenen van vormen. Hubel en Wiesel's meest invloedrijke werk richtte zich op de primaire visuele cortex. Ze voerden experimenten uit, voornamelijk met katten en apen, waarbij ze minuscule elektroden in individuele neuronen in de visuele cortex plaatsten. Ze toonden de dieren verschillende visuele prikkels (lichtstippen, lijnen, patronen) en observeerden de reacties van de neuronen. Ze ontdekten onder meer dat individuele neuronen in de visuele cortex niet reageren op algemeen licht, maar gespecialiseerd zijn in het detecteren van specifieke kenmerken in de visuele wereld, zoals:
Verder toonden ze aan dat deze gespecialiseerde neuronen op een georganiseerde manier in de visuele cortex zijn gerangschikt in kolommen. Er zijn bijvoorbeeld 'oriëntatiekolommen' waarin alle cellen in een verticale kolom reageren op dezelfde oriëntatie van een lijn.
Volgens de Recognition-by-Components (RBC) theorie van Irving Biederman herkennen we voorwerpen door ze te ontleden in een beperkt aantal basis 3D-vormen, genaamd 'geons' (bijvoorbeeld cilinders, blokken en wiggen).10.3-6Irving Biederman (1987). Recognition-by-components: A theory of human image understanding. Psychological Review, 94(2), 115–147 Door de geons van een voorwerp en hun onderlinge ruimtelijke relaties te identificeren, kunnen we voorwerpen herkennen vanuit verschillende gezichtspunten.
Leslie Ungerleider en Mortimer Mishkin onderzochten beschadigde hersendelen bij apen en concludeerden dat het herkennen van een voorwerp (het wat) losstaat van de lokalisatie (het waar).10.3-7Leslie G. Ungerleider & Mortimer Mishkin (1982). Two cortical visual systems. In D. J. Ingle, M. A. Goodale, & R. J. W. Mansfield (Eds.), Analysis of visual1 behavior (pp. 549–586). MIT Press. Mel Goodale en David Milner stellen daarentegen dat de waar-vraag meer over de hoe-vraag gaat, dus hoe we ermee interacteren.10.3-8Mel A. Goodale & A. David Milner (1992). Separate visual pathways for perception and action. Trends in Neurosciences, 15(1), 20–25
A. David Milner & Mel A. Goodale (1995) The Visual Brain in Action
Het herkennen van vormen lijkt zo gemakkelijk.10.3-9James J. DiCarlo, Davide Zoccolan, and Nicole C. Rust (2013) How does the brain solve visual object recognition? Neuron. 2012 February 9; 73(3): 415–434Ondanks veranderingen in positie, grootte, stand en achtergrond identificeren we binnen 350 milliseconden voorwerpen in het midden van ons gezichtsveld.10.3-10Rousselet GA, Fabre-Thorpe M, Thorpe SJ. Parallel processing in high-level categorization of natural images. Nat Neurosci. 2002; 5:629–630. [PubMed: 12032544] In een fractie van een seconde ontdekken en classificeren we voorwerpen uit vele duizenden mogelijkheden. Voorwerpherkenning is echter veel lastiger dan we op het eerste gezicht denken. Zowel voorwerpen en waarnemers kunnen zich tegelijkertijd in drie richtingen verplaatsen: omhoog – omlaag, naar links – naar recht, of verder weg – dichterbij. Samen geeft dit zes bewegingsmogelijkheden, ook wel vrijheidsgraden genoemd. Het herkennen van de vrijheidsgraden en het beschrijven van de positie en beweging van een voorwerp gezien vanuit de oriëntatie van het eigen lichaam, vereist daardoor veel training.10.3-11Zie voor voorbeelden: http://www.alexdenouden.nl/artikelen/vrijheid.htm
Door deze training leren we in te gaan tegen de standaard oplossingsrichting van ons brein.10.3-12Mariano Sigman 2017 The Secret Life of the Mind: How Your Brain Thinks, Feels, Decides Standaard ervaren we de situatie als een geheel dat voldoet aan de normale fysieke regels: kleine voorwerpen staan verder weg, voorwerpen in de voorgrond onderbreken de achtergrond en voorwerpen rusten meestal op een oppervlakte.
Toch herkennen we voorwerpen ongeacht de positionering in de ruimte. We koppelen bekende voorwerpen los van de kijkhoek, de waarnemingsafstand, de lichtomstandigheden en de omgeving. Een theepot is en blijft een theepot, of we deze nu van boven, onder, links of rechts bekijken. De feitelijke waarneming is elke keer anders en toch herkennen we hetzelfde voorwerp. Hoe ons brein bij het herkennen alle rotaties, reflecties en verschuivingen negeert, is tot nu toe een raadsel. Wat we weten is dat herkenning van het gehele voorwerp (gestalt) vooraf gaat aan de beschrijving en analyse van de eigenschappen ervan.10.3-13Douglas H. Clements, Sudha Swaminathan, Mary Anne Zeitler, Hannibal, Julie Sarama (1999) Young Children’s Concepts of Shape Journal for Research in Mathematics Education1999, Vol. 30, No. 2, 192–212
In ons hoofd vindt keer op keer een wedstrijd plaats tussen het snel zien van het geheel en het ontdekken van de details. De wedstrijd start met een voorsprong voor de gehelen, maar kantelt al snel in het voordeel van de delen. Het grote voordeel van het onderkennen van delen is dat onze voorspellingen veel beter worden en we vooruit gaan lopen op gebeurtenissen. We reageren niet achteraf, maar vooraf. Dit vergroot de kans op succes aanzienlijk. We noemen dit ook wel intelligentie. Het belang van delen neemt toe zodra we alternatieven gaan bedenken. Hoe meer details we kunnen waarnemen, hoe beter we kunnen voorspellen. Een gewonde of slapende belager leidt tot ander gedrag dan een gezonde of hongerige belager. Succesvolle voorspellingen van de directe toekomst besparen ons energie.
De vaardigheid om voorwerpen in stukken op te delen is niet voorbehouden aan mensen; ook dieren beschikken hierover. Uit het probleemoplossend vermogen van bijvoorbeeld kraaien, olifanten en dolfijnen blijkt dat deze dieren delen met elkaar kunnen combineren tot een nieuw geheel. Het aantal dieren dat hiertoe in staat is, is echter beperkt. Voor een leeuw vormen mensen in een safariauto één geheel met de auto. Mensen in een safariauto zijn voor een leeuw geen afzonderlijke prooien.
Iedereen begint de wereld te begrijpen in zo groot mogelijke eenheden. Voor een kind is een bal simpelweg een bal. Het maakt geen onderscheid tussen alle afzonderlijke invloeden op de bal. Massa, snelheid, luchtweerstand, en zeker niet de wet van Bernoulli die het effect van een bal verklaart, liggen ver buiten zijn begrip. Dit principe geldt ook op latere leeftijd voor bijna alle nieuwe waarnemingen: eerst zien we het geheel, pas later leren we de onderdelen en invloeden herkennen en benoemen.
Waar mensen te kort komen in snelheid en geheugen, blinken ze uit in het herkennen van veel meer samenstellende delen. Hierdoor kunnen ze nieuwe oplossingen bedenken die de nadelen van het onthouden van minder waarnemingen en de tragere snelheid tenietdoen.
Waar mensen te kort komen in snelheid en geheugen, blinken ze uit in het herkennen van veel meer samenstellende delen. Hierdoor kunnen ze nieuwe oplossingen bedenken die de nadelen van het onthouden van minder waarnemingen en de tragere snelheid tenietdoen.
Neem muziek als voorbeeld. Iemand als Wolfgang Amadeus Mozart luistert naar muziek en herkent de samenstellende delen: tempo, maat, toon, sterkte, et cetera. Hij onderscheidt alle delen en kan daar eenheid in scheppen door in de componenten te variëren; hij kan ermee spelen, nieuwe combinaties maken en daardoor componeren. Dieren hebben dit vermogen niet (of zeer beperkt). Niet alle mensen kunnen componeren. Voor bijvoorbeeld Arjen is muziek een eenheid. Het geheel komt tot hem, zonder dat hij de samenstellende delen onderscheidt. Daardoor weet hij niet welke keuzes hij moet maken om aangename muziek te maken; hij kan niet componeren. Om dit wel te kunnen, moet hij de samenstellende delen (leren) kennen. De samenstellende delen zijn de kenmerken van de eenheid 'muziek'.
Dit geldt niet alleen voor muziek maar voor alle activiteiten die een product scheppen, van schilderijen tot computerprogramma’s. Het meesterschap over de details openbaart de echte kunstenaar.
Hoe ver moeten we gaan met het opdelen van de werkelijkheid in kleine bouwstenen? Wanneer we bijvoorbeeld naar een boom kijken, zien we een stam, takken en bladeren. Als we nog gedetailleerder kijken, ontdekken we dat de stam is opgebouwd uit schors, bast en kernhout. We kunnen steeds dieper inzoomen en uiteindelijk belanden bij atomen en nog kleinere bouwstenen.
Voor mensen was de natuurlijke grens van waarneming lange tijd beperkt tot ons gezichtsvermogen. We hadden geen idee van de kleinere details en konden ons geen voorstelling maken van de opbouw van materie. Pas na de uitvinding van de microscoop rond 1600 door Sacharias Jansen en de vergrotingsfactor van 270 keer door Antoni van Leeuwenhoek rond 1670 kregen we inzicht in de structuur van materie en leven. De microscoop vergrootte ons waarnemingsvermogen enorm en legde de basis voor moderne wetenschap. Dankzij de microscoop kunnen we nu kleinere delen onderscheiden en nieuwe oorzaak-gevolgverbanden afleiden. Het opende de deur naar nieuwe manieren van beïnvloeding. Mensen zijn nu bedreven in het naar believen opdelen van het geheel. We zijn zelfs in staat om de wereld tot op subatomair niveau in stukjes te analyseren, zoals bijvoorbeeld met de Large Hadron Collider in Genève.
De belangstelling voor details is vaak ondergeschikt aan het streven naar eenvoud. We streven niet naar een diepgaand begrip, maar naar praktische oplossingen.10.3-14Lee Ross en Richard E. Nisbett (1991, 2011) The Person and the Situation We leggen bijvoorbeeld moeiteloos het verband tussen een stekker in het stopcontact en de werking van een stofzuiger. Maar we zoeken niet naar de onderliggende verklaringen, zoals de geleiding van elektrische krachten door een draad. Dit is een belangrijke reden waarom complottheorieën zo populair zijn: een eenvoudig samenzweringsverhaal is veel gemakkelijker te onthouden dan de vaak complexe uitleg van de werkelijkheid.
Vorige pagina Volgende pagina Inhoudsopgave