Fachbereich Informatik

Wo ist oben und wo unten?

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Donnerstag, 2. Februar 2023

In einer aktuellen Studie versucht ein Forschungsteam herauszufinden, wie sich verschieden starke Gravitationsreize auf die Wahrnehmung von „aufrecht“ und „vertikal“ in Abhängigkeit des Geschlechts auswirken und damit ein verbessertes Verständnis der Orientierungswahrnehmung beim Menschen ermöglichen. Im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln führten die Wissenschaftler dazu Experimente durch. Nachdem die Datenauswertung des Projektes nun abgeschlossen ist, werden erste Forschungsergebnisse im Herbst 2023 erwartet.
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Probandin wird in der Zentrifuge für Simulation vorbereitet Bild: Kira Wazinski

In der Studie PUG 4 erforscht das Team rund um Professor Rainer Herpers, Sandra Felsner und Dr. Nils Bury, (alle H-BRS, Fachbereich Informatik), zusammen mit Professor Laurence Harris, Professor Michael Jenkin und Professor Robert Allison von der York University sowie Kolleginnen und Kollegen aus dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln, wie sich verschieden starke Gravitationsreize auf die Wahrnehmung von „aufrecht“ und „vertikal“ in Abhängigkeit des Geschlechts auswirken und damit ein verbessertes Verständnis der Orientierungswahrnehmung beim Menschen ermöglichen. 

Den Probanden werden mittels Augenbinde die Augen verbunden. Unter medizinischer Aufsicht werden die Probanden auf einer Liege fixiert. Die Liege ist beweglich und wird im Winkel von 0° bis 45° festgestellt. Der Proband weiß nicht, in welchem Winkel seine Liege ausgerichtet wurde. An der rechten Seite der Liege befindet sich ein beweglicher Holzpinn. Der Proband muss versuchen, diesen so auszurichten, wie ein Ball ihrer Wahrnehmung entsprechend nach "unten" fallen würde. Anschließend begeben sich die Probanden auf die Zentrifuge, die mit verschiedenen Beschleunigungsstufen von 0 g bis 1 g rotiert. Durch die Rotation wird die gefühlte Richtung der Schwerkraft beeinflusst. Auch unter dieser Bedingung müssen die Probanden den Joystick ausrichten.

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In dieser Studie soll bei Männern und Frauen untersucht werden, in welcher Form und in welcher Intensität sich die Wahrnehmung bzw. die Orientierung im Raum durch verschiedene Gravitationsreize verändert. Diese Gravitationsreize werden mit Hilfe der Kurzarmzentrifuge, auf der die Experimente durchgeführt werden, hervorgerufen. In den bisherigen Ergebnissen zeigt sich, dass es Unterschiede in der Wahrnehmung zwischen Frauen und Männern gibt.

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Das Forschungsteam vor dem Kontrollzentrum im DLR bei der Zentrifuge Bild: Kira Wazinski

Herpers: "Das durch die Experimente gesammelte Wissen soll uns helfen vorherzusagen, wie sich die Wahrnehmung von oben (perceptual upright, PU – die Wahrnehmung von aufrecht) sowie die Wahrnehmung von vertikal (perceptual vertical) bei Männern und Frauen in Situationen verändert, in denen die Gravitation keine zuverlässige Quelle für die Orientierungswahrnehmung darstellt. Das ist etwa auf dem Mond der Fall, auf dem die Gravitation eine geringere Stärke hat als auf der Erde (circa 0,16 g). Obwohl die Forschung auf diesem Gebiet seit Jahren aktiv ist, ist die menschliche Orientierungswahrnehmung noch nicht vollkommen entschlüsselt und vorhersagbar, insbesondere in besonderen Umgebungen wie unter Wasser, auf dem Mond oder in Schwerelosigkeit. Viele der Fehler, die bei der Arbeit im Weltall geschehen, sind Folgen perzeptioneller Fehlinterpretationen, wovon einige mit den hier zu untersuchenden Fragestellungen zusammenhängen. Das Ziel unseres Projekts ist es also, die Wahrnehmung vorhersagbar zu machen und damit in der Lage zu sein, weiblichen und männlichen Personen, wie etwa Piloten, Astronauten, oder Tauchern, bei der Wahrnehmung ihrer Umgebung optimal zu unterstützen, jeweils in Abhängigkeit der besonderen Gegebenheiten ihrer Umwelt und ihres Geschlechts. Die Ergebnisse unseres Forschungsprojekts sollen uns helfen, ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln, wie Menschen (Männer und Frauen) die Entscheidung fällen, wo „oben“ und wo „vertikal“ ist."

Unterstützt wird diese Zentrigugenstudie wurde von der ESA (Grant No. ESA-CORA-GBF-RHerpers-ROD2 2021-09-09) sowie der York University, Toronto, Kanada in dem VISTA Programm. 

Kontakt

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Rainer Herpers

Wissenschaftlicher Direktor des Graduierteninstituts, Direktor des Institute of Visual Computing, Professor im Fachbereich Informatik

Forschungsfelder

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Kira Wazinski

Betriebswirtin (BA), Marketing und Öffentlichkeitsarbeit im Fachbereich Informatik

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