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Die Qualität historischer Stadträume hat seit jeher eine besondere Faszination auf Stadtplaner*innen und Architekt*innen ausgeübt. Mit der Kritik an der modernen Stadt nach 1960 erfuhr die Betrachtung der alten Städte einen neuen Aufschwung. In Kombination unter anderem mit den technologischen Versprechungen des Computers war es so nur eine Frage der Zeit, bis diese Faszination für die Muster und Ordnungsprinzipien historischer Stadträume in mathematische Berechnungen und Prognosen überführt wurde. Der vorliegende Beitrag widmet sich dieser Entwicklung und ordnet die bisher wenig bekannten Forschungen des Architekten Wolfgang Rauda (1907-1971) in diesen historischen Kontext ein. Insbesondere Raudas Versuch, mithilfe einer mathematisch berechneten „Raumwertzahl“ die Qualität von Stadträumen zu bewerten, offenbart die Unverträglichkeit von Rationalität und Ästhetik: Das individuelle Stadterleben kann nicht durch quantitative Faktoren verallgemeinert werden. The quality of historical urban spaces has always held a special fascination for urban planners and architects. With the criticism of the modern city after 1960, the consideration of old cities experienced a new revival. In combination with the technological promises of the computational era, it was only a matter of time before this fascination with the patterns and ordering principles of historical urban spaces was translated into mathematical calculations and forecasts. This article is dedicated to this development and focuses on the so far little-known research of the architect Wolfgang Rauda (1907-1971). In particular, Rauda's attempt to assess the quality of urban spaces with the help of a mathematically calculated "spatial value number" reveals the incompatibility of rationality and aesthetics: the individual urban experience cannot be generalised by quantitative factors

Hintergrund. Ein farbverfälschender Bildfehler namens Color Break-Up (CBU) wurde untersucht. Störende CBU-Effekte treten auf, wenn Augenbewegungen (z.B. Folgebewegungen oder Sakkaden) während der Content-Wiedergabe über sogenannte Field-Sequential Color (FSC) Displays oder Projektoren ausgeführt werden. Die Ursache für das Auftreten des CBU-Effektes ist die sequenzielle Anzeige der Primärfarben über das FSC-System. Methoden. Ein kombiniertes Design aus empirischer Forschung und theoretischer Modellierung wurde angewendet. Mittels empirischer Studien wurde der Einfluss von hardware-, content- und betrachterbasierten Faktoren auf die CBU-Wahrnehmung der Stichprobe untersucht. Hierzu wurden zunächst Sehleistung (u. a. Farbsehen), Kurzzeitzustand (u. a. Aufmerksamkeit) und Persönlichkeitsmerkmale (u. a. Technikaffinität) der Stichprobe erfasst. Anschließend wurden die Teilnehmenden gebeten, die wahrgenommene CBU-Intensität verschiedener Videosequenzen zu bewerten. Die Sequenzen wurden mit einem FSC-Projektor wiedergegeben. Das verwendete Setup ermöglichte die Untersuchung folgender Variablen: die Größe (1.0 bis 6.0°) und Leuchtdichte (10.0 bis 157.0 cd/m2) des CBU-provozierenden Contents, das Augenbewegungsmuster des Teilnehmenden (Geschwindigkeit der Folgebewegung: 18.0 bis 54.0 °/s; Amplitude der Sakkade: 3.6 bis 28.2°), die Position der Netzhautstimulation (0.0 bis 50.0°) und die Bildrate des Projektors (30.0 bis 420.0 Hz). Korrelationen zwischen den unabhängigen Variablen und der subjektiven CBU-Wahrnehmung wurden getestet. Das ergänzend entwickelte Modell prognostiziert die CBU-Wahrnehmung eines Betrachters auf theoretische Weise. Das Modell rekonstruiert die Intensitäts- und Farbeigenschaften von CBU-Effekten zunächst grafisch. Anschließend wird die visuelle CBU-Rekonstruktion zu repräsentativen Modellindizes komprimiert, um das modellierte Szenario mit einem handhabbaren Satz von Metriken zu quantifizieren. Die Modellergebnisse wurden abschließend mit den empirischen Daten verglichen. Ergebnisse. Die hohe interindividuelle CBU-Variabilität innerhalb der Stichprobe lässt sich nicht durch die Sehleistung, den Kurzzeitzustand oder die Persönlichkeitsmerkmale eines Teilnehmenden erklären. Eindeutig verstärkende Bedingungen der CBU-Wahrnehmung sind: (1) eine foveale Position des CBU-Stimulus, (2) eine reduzierte Stimulusgröße während Sakkaden, (3) eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit des Auges und (4) eine niedrige Bildrate des Projektors (Korrelation durch Exponentialfunktion beschreibbar, r2 > .93). Die Leuchtdichte des Stimulus wirkt sich nur geringfügig auf die CBU-Wahrnehmung aus. Generell hilft das Modell, die grundlegenden Prozesse der CBU-Genese zu verstehen, den Einfluss von CBU-Determinanten zu untersuchen und ein Klassifizierungsschema für verschiedene CBU-Varianten zu erstellen. Das Modell prognostiziert die empirischen Daten innerhalb der angegebenen Toleranzbereiche. Schlussfolgerungen. Die Studienergebnisse ermöglichen die Festlegung von Bildraten und Eigenschaften des CBU-provozierenden Content (Größe und Position), die das Überschreiten vordefinierter, störender CBU-Grenzwerte vermeiden. Die abgeleiteten Hardwareanforderungen und Content-Empfehlungen ermöglichen ein praxisnahes und evidenzbasiertes CBU-Management. Für die Vorhersage von CBU kann die Modellgenauigkeit weiter verbessert werden, indem Merkmale der menschlichen Wahrnehmung berücksichtigt werden, z.B. die exzentrizitätsabhängige Netzhautempfindlichkeit oder Änderungen der visuellen Wahrnehmung bei unterschiedlichen Arten von Augenbewegungen. Zur Modellierung dieser Merkmale können teilnehmerbezogene Daten der empirischen Forschung herangezogen werden., Background. A color-distorting artifact called Color Break-Up (CBU) has been investigated. Disturbing CBU effects occur when eye movements (e.g., pursuits or saccades) are performed during the presentation of content on Field-Sequential Color (FSC) display or projection systems where the primary colors are displayed sequentially rather than simultaneously. Methods. A mixed design of empirical research and theoretical modeling was used to address the main research questions. Conducted studies evaluated the impact of hardware-based, content-based, and viewer-based factors on the sample’s CBU perception. In a first step, visual performance parameters (e.g., color vision), short-term state (e.g., attention level), and long-term personality traits (e.g., affinity to technology) of the sample were recorded. Participants were then asked to rate the perceived CBU intensity for different video sequences presented by a FSC-based projector. The applied setup allowed the size of the CBU-provoking content (1.0 to 6.0°), its luminance level (10.0 to 157.0 cd/m2), the participant’s eye movement pattern (pursuits: 18.0 to 54.0 deg/s; saccadic amplitudes: 3.6 to 28.2°), the position of retinal stimulation (0.0 to 50.0°), and the projector’s frame rate (30.0 to 420.0 Hz) to be varied. Correlations between independent variables and subjective CBU perception were tested. In contrast, the developed model predicts a viewer’s CBU perception on an objective basis. The model graphically reconstructs the intensity and color characteristics of CBU effects. The visual CBU reconstruction is then compressed into representative model indices to quantify the modeled scenario with a manageable set of metrics. Finally, the model output was compared to the empirical data. Results. High interindividual CBU variability within the sample cannot be explained by a participant’s visual performance, short-term state or long-term personality traits. Conditions that distinctly elevate the participant’s CBU perception are (1) a foveal stimulus position on the retina, (2) a small-sized stimulus during saccades, (3) a high eye movement velocity, and (4) a low frame rate of the projector (correlation expressed by exponential function, r2 > .93). The stimulus luminance, however, only slightly affects CBU perception. In general, the model helps to understand the fundamental processes of CBU genesis, to investigate the impact of CBU determinants, and to establish a classification scheme for different CBU variants. The model adequately predicts the empirical data within the specified tolerance ranges. Conclusions. The study results allow the determination of frame rates and content characteristics (size and position) that avoid exceeding predefined annoyance thresholds for CBU perception. The derived hardware requirements and content recommendations enable practical and evidence-based CBU management. For CBU prediction, model accuracy can be further improved by considering features of human perception, e.g., eccentricity-dependent retinal sensitivity or changes in visual perception with different types of eye movements. Participant-based data from the empirical research can be used to model these features.

Sensory inputs can be ambiguous. A physically constant stimulus that induces several perceptual alternatives is called multistable. Many factors can influence perception. In this thesis I investigate factors that affect visual multistability. All presented studies use a pattern-component rivalry stimulus consisting of two gratings drifting in opposite directions (called the plaid stimulus). This induces an “integrated” perception of a moving plaid (the pattern) or a “segregated” perception of overlaid gratings (the components). One study (chapter 2) investigates parameter dependence of a plaid stimulus on perception, with particular emphasis on the first percept. Specifically, it addresses how the enclosed angle (opening angle) affects the perception at stimulus onset and during prolonged viewing. The effects that are shown persist even if the stimulus is rotated. On a more abstract level it is shown that percepts can influence each other over time (chapter 3) which emphasizes the importance of instructions and report mode. In particular, it relates to the decision which percepts are instructed to be reported at all as well as which percepts can be reported as separate entities and which are pooled into the same response option. A further abstract level (predictability of a stimulus change, chapter 5) shows that transferring effects from one modality to another modality (specifically from audition to vision) requires careful choice of stimulus parameters. In this context, we give considerations to the proposal for a wider usage of sequential stopping rules (SSR, chapter 4), especially in studies where effect sizes are hard to estimate a priori. This thesis contributes to the field of visual multistability by providing novel experimental insights into pattern-component rivalry and by linking these findings to data on sequential dependencies, to the optimization of experimental designs, and to models and results from another sensory modality.:Bibliographische Beschreibung 3 Acknowledgments 4 CONTENTS 5 Collaborations 7 List of Figures 8 List of Tables 8 1. Introduction 9 1.1. Tristability 10 1.2. Two or more interpretations? 11 1.3. Multistability in different modalities 12 1.3.1. Auditory multistability 12 1.3.2. Haptic multistability 13 1.3.3. Olfactory multistability 13 1.4. multistability with several interpretations 13 1.5. Measuring multistability 14 1.5.1. The optokinetic nystagmus 14 1.5.2. Pupillometry 15 1.5.3. Measuring auditory multistability 15 1.5.4. Crossmodal multistability 16 1.6. Factors governing multistability 16 1.6.1. Manipulations that do not involve the stimulus 16 1.6.2. Manipulation of the stimulus 17 1.6.2.1. Factors affecting the plaid stimulus 17 1.6.2.2. Factors affecting the auditory streaming stimulus 18 1.7. Goals of this thesis 18 1.7.1. Overview of the thesis 18 2. Parameter dependence in visual pattern-component rivalry at onset and during prolonged viewing 21 2.1. Introduction 21 2.2. Methods 24 2.2.1. Participants 24 2.2.2. Setup 24 2.2.3. Stimuli 25 2.2.4. Procedure 26 2.2.5. Analysis 27 2.2.6. (Generalized) linear mixed-effects models 30 2.3. Results 30 2.3.1. Experiment 1 30 2.3.1.1. Relative number of integrated percepts 31 2.3.1.2. Generalized linear mixed-effects model 32 2.3.1.3. Dominance durations 33 2.3.1.4. Linear mixed-effects models 33 2.3.1.5. Control: Disambiguated trials 33 2.3.1.6. Time course of percept reports at onset 34 2.3.1.7. Eye movements 35 2.3.2. Experiment 2 36 2.3.2.1. Relative number of percepts 36 2.3.2.2. Generalized linear mixed-effects model 37 2.3.2.3. Dominance durations 38 2.3.2.4. Linear mixed-effects model 38 2.3.2.5. Control: Disambiguated trials 40 2.3.2.6. Time course of percept reports at onset 42 2.3.2.7. Eye movements 44 2.4. Discussion 45 2.5. Appendix 49 2.5.1. Appendix A 49 3. Perceptual history 51 3.1. Markov chains 52 3.1.1. Markov chains of order 1 and 2 52 3.2. Testing for Markov chains 55 3.2.1. The method of Naber and colleagues (2010) 56 3.2.1.1. The method 56 3.2.1.2. Advantages and disadvantages of the method 56 3.2.2. Further methods for testing Markov chains 57 3.3. Summary and discussion 58 4. Sequential stopping rules 60 4.1. The COAST rule 61 4.2. The CLAST rule 61 4.3. The variable criteria sequential stopping rule 61 4.4. Discussion 62 4.5. Using the vcSSR when transferring an effect from audition to vision 64 5. Predictability in visual multistability 66 5.1. Pretests 66 5.2. Predictability effects in visual pattern-component rivalry 69 5.2.1. Introduction 69 5.2.2. Methods 71 5.2.2.1. Participants 71 5.2.2.2. Setup 72 5.2.2.3. Stimuli 73 5.2.2.4. Conditions 73 5.2.2.5. Design and procedure 73 5.2.2.6. Analysis 74 5.2.3. Results 75 5.2.3.1. Valid reports 75 5.2.3.2. Verification of reports by eye movements 76 5.2.3.3. Onset latency 76 5.2.3.4. Dominance durations 78 5.2.3.5. Relative dominance of the segregated percept 78 5.2.4. Discussion 78 6. General discussion 83 6.1. Reporting percepts 83 6.1.1. Providing two versus three response options 83 6.1.2. Stimuli with more than three percepts 84 6.1.3. When to pool percepts together and when not 84 6.1.4. Leaving out percepts 87 6.1.5. Measuring (unreported) percepts 88 6.2. Comparing influencing factors on different levels 88 6.3. The use of the vcSSR 90 6.4. Valid reports 90 6.5. Conclusion 93 References 94

Frankfurt am Main : Grundschulverband 2023, 373 S. - (Beiträge zur Reform der Grundschule; 155)

Das Head-up Display (HUD) nimmt in Fahrzeugen eine steigend wichtige Rolle ein, da es als passives Fahrsicherheitssystem Fahrer:innen durch die Bereitstellung relevanter Informationen bei der primären Fahraufgabe eines PKW unterstützt. Dessen grundsätzlicher Mehrwert konnte bereits in einer Vielzahl von Studien nachgewiesen werden (siehe Abschnitt 3.1). Aus diesem Grund ist es essentiell Fahrer:innen das virtuelle Bild eines HUD leicht zugänglich zu machen. Kriterien hierfür sind eine gute Bildqualität ohne störende Abbildungsfehler sowie die generelle Sichtbarkeit in möglichst allen Fahrsituationen. Die vorliegende Dissertation untersucht zum einen die in einem Augmented Reality Head-up Display (AR HUD) entstehenden Abbildungsfehler in dessen virtuellem Bild sowie die subjektive Wahrnehmung dieser Abbildungsfehler durch Fahrer:innen. In einer zweiten Schwerpunktuntersuchung erfolgt die ausführliche Konzeptprüfung eines p-polarisierten HUD, um eine Verbesserung der Sichtbarkeit des virtuellen Bildes beim Tragen einer polarisierenden Sonnenbrille zu erreichen. Das AR HUD zeichnet sich durch eine große Abdeckung des direkten Sichtbereichs der Fahrer:in aus (FOV 10° × 5°), wobei virtuelle Bildinhalte kontaktanalog in der Umwelt positioniert werden. Um Fahrer:innen einen Mehrwert zu bieten, dürfen die Abbildungsfehler des virtuellen Bildes, welche auf Abweichungen in den Geometrien der Windschutzscheibe (WSS) und des HUD Projektors zurückzuführen sind, gewisse Toleranzgrenzwerte nicht übersteigen. Dabei ist die subjektive Wahrnehmung der virtuellen Bildqualität eines HUD sehr individuell und nicht trivial anhand weniger Kriterien festzustellen. Daher ist es wichtig messbare Abbildungsfehler zu entwickeln, welche die subjektive Wahrnehmung des virtuellen Bildes wiedergeben (siehe Abschnitt 2.4). Eine Probandenstudie (N=54) untersucht unter Verwendung seriennaher Komponenten den Einfluss der WSS auf die Entstehung von Abbildungsfehlern sowie deren subjektive Wahrnehmung durch die Proband:innen. Die Studie zeigt, dass Fahrer:innen vor allem ggü. stereoskopischen Abbildungsfehlern (Divergenzen) in vertikaler Richtung sensibel sind und diese als störend empfinden. Aufgrund der Bildgröße eines AR HUD ist es zudem nicht ausreichend ausschließlich gemittelte Divergenzen zu berücksichtigen. Aus diesem Grund ist für das AR HUD zukünftig auf die Kontrolle und Einschränkung lokaler Divergenzen zu achten. Während den untersuchten WSS im Rahmen einer Expertenbewertung eindeutige Unterschiede bzgl. deren virtuellen Bildqualität zuzuordnen sind (siehe Abschnitt 4.2.2), ist dies für die Probandenstudie nicht der Fall (siehe Abschnitt 4.3.3). In der Probandenstudie lassen sich keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der virtuellen Bildqualität für die verschiedenen WSS feststellen. Grund hierfür sind die unterschiedlichen Studiendesigns für die Expertenbewertung (Within-Subjects) und die Probandenstudie (Between-Subjects). Des Weiteren zeigt die Probandenstudie, dass signifikante Unterschiede für die Wahrnehmung der virtuellen Bildqualität bei statischer und dynamischer Betrachtung vorliegen. Außerdem stellen die Proband:innen Qualitätsunterschiede innerhalb des virtuellen Bildes einer WSS fest (siehe Abschnitt 4.3.3). Daraus lässt sich schlussfolgern, dass die Homogenität des virtuellen Bildes eines HUD ein Qualitätsmerkmal für Fahrer:innen darstellt, vor allem wenn analog der Realität kein Referenzbild zum Vergleich vorliegt. Schlussendlich zeigt die Probandenstudie, dass die Kombination verschiedener Abbildungsfehler die subjektive Wahrnehmung des virtuellen Bildes am besten wiedergibt (siehe Abschnitt 4.3.4). Die Untersuchungen in Kapitel 5 zur Konzeptprüfung eines p-polarisierten HUD zeigen im Gegensatz zu den bisher in der Literatur beschrieben Annahmen, dass mit Sicherheit vom Auftreten eines Doppelbildfehlers im virtuellen Bild auszugehen ist (siehe Abschnitt 5.2). Neben der Entwicklung möglicher Maßnahmen zur Reduktion dieses Doppelbildfehlers (siehe Abschnitt 5.2.3), findet im Rahmen einer weiteren Probandenstudie die Ermittlung der Wahrnehmungs- und Störschwelle für den Doppelbildfehler im p-polarisierten HUD System statt (siehe Abschnitt 5.3). Hierfür erfolgt die Einführung des minimal zulässigen Leuchtdichteverhältnisses L_P/L_S zwischen primärem und sekundären Bild eines p-polarisierten HUD Systems. Letztendlich liegt der Wert für das minimal zulässige Leuchtdichteverhältnis L_P/L_S bei 90 (siehe Abschnitt 5.3.4). Zudem zeigt die Studie, dass sich Wahrnehmungs- und Störschwelle statistisch signifikant voneinander unterscheiden und auch die Umgebungshelligkeit einen signifikanten Einfluss auf die Wahrnehmungs- und Störschwelle nimmt (siehe Abschnitt 5.3.3.3).

Monarch butterflies are famous for their annual long-distance migration. Decreasing temperatures and reduced daylight induce the migratory state in the autumn generation of monarch butterflies. Not only are they in a reproductive diapause, they also produce fat deposits to be prepared for the upcoming journey: Driven by their instinct to migrate, they depart from their eclosion grounds in the northern regions of the North American continent and start their southern journey to their hibernation spots in Central Mexico. The butterflies cover a distance of up to 4000 km across the United States. In the next spring, the same butterflies invert their preferred heading direction due to seasonal changes and start their northward spring migration. The spring migration is continued by three consecutive butterfly generations, until the animals repopulate the northern regions in North America as non-migratory monarch butterflies. The monarch butterflies’ migratory state is genetically and epigenetically regulated, including the directed flight behavior. Therefore, the insect’s internal compass system does not only have to encode the butterflies preferred, but also its current heading direction. However, the butterfly’s internal heading representation has to be matched to external cues, to avoid departing from its initial flight path and increasing its risk of missing its desired destination. During the migratory flight, visual cues provide the butterflies with reliable orientation information. The butterflies refer to the sun as their main orientation cue. In addition to the sun, the butterflies likely use the polarization pattern of the sky for orientation. The sky compass signals are processed within a region in the brain, termed the central complex (CX). Previous research on the CX neural circuitry of the monarch butterflies demonstrated that tangential central complex neurons (TL) carry the visual input information into the CX and respond to a simulated sun and polarized light. However, whether these cells process additional visual cues like the panoramic skyline is still unknown. Furthermore, little is known about how the migratory state affects visual cue processing. In addition to this, most experiments studying the monarch butterfly CX focused on how neurons process single visual cues. However, how combined visual stimuli are processed in the CX is still unknown. This thesis is investigating the following questions: 1) How does the migratory state affect visual cue processing in the TL cells within the monarch butterfly brain? 2) How are multiple visual cues integrated in the TL cells? 3) How is compass information modulated in the CX? To study these questions, TL neurons from both animal groups (migratory and non-migratory) were electrophysiologically characterized using intracellular recordings while presenting different simulated celestial cues and visual sceneries. I showed that the TL neurons of migratory butterflies are more narrowly tuned to the sun, possibly helping them in keeping a directed flight course during migration. Furthermore, I found that TL cells encode a panoramic skyline, suggesting that the CX network combines celestial and terrestrial information. Experiments with combined celestial stimuli revealed that the TL cells combine both cue information linearly. However, if exposing the animals to a simulated visual scenery containing a panoramic skyline and a simulated sun, the single visual cues are weighted differently. These results indicate that the CX’s input region can flexibly adapt to different visual cue conditions. Furthermore, I characterize a previously unknown neuron in the monarch butterfly CX which responds to celestial stimuli and connects the CX with other brain neuropiles. How this cell type affects heading direction encoding has yet to be determined., Monarchfalter sind berühmt für ihre jährlichen Migrationsflüge. Sinkende Temperaturen und die verkürzte Tageslichtbestrahlung induzieren die Migration in einer Herbstgeneration der Monarchfalter. Sie sind nicht nur in reproduktiver Diapause, sondern produzieren Fettreserven für die bevorstehende Reise: Getrieben von ihrem Migrationsinstinkt verlassen sie ihre Schlüpfstätten in den nördlichen Regionen des Nordamerikanischen Kontinents und starten ihre südliche Wanderung zu ihren Überwinterunsgstätten in Zentralmexiko. Dabei legen die Schmetterlinge Strecken von bis zu 4000 km durch die Vereinigten Staaten zurück. Im nächsten Frühling kehren die gleichen Schmetterlinge ihre Vorzugsrichtung durch die jahreszeitlich bedingten Veränderungen um und die Tiere bewegen sich nordwärts. Die Frühlingsgeneration wird insgesamt über drei Schmetterlingsgeneration durchgeführt, bis die Tiere die nördlichen Regionen in Nordamerika wieder als nicht-migrierende Monarchfalter besiedeln. Der Migrationsstatus der Monarchfalter ist genetisch und epigenetisch reguliert, was auch das gerichtete Flugverhalten einschließt. Demnach muss das interne Kompasssystem der Falter nicht nur die bevorzugte, sondern auch die aktuelle Flugrichtung prozessieren. Die interne Repräsentation der Flugrichtung des Falters muss jedoch mit der Umwelt abgeglichen werden, ansonsten droht das Tier von der ursprünglichen Flugrichtung abzuweichen und erhöht das Risiko den Wunschort nicht zu erreichen. Während des Migrationsfluges bieten visuelle Signale verlässliche Orientierungsinformationen. Dabei ist die Sonne ihre Hauptorientierungsreferenz. Zusätzlich zur Sonne nutzen die Schmetterlinge vermutlich noch das Polarisationsmuster des Himmels zur Orientierung. Diese Himmelskompasssignale werden im Gehirn in einer Gehirnregion, den Zentralkomplex, integriert. Vergangene Forschungsprojekte am Zentralkomplex haben gezeigt, dass tangentiale Zentralkomplex-Neurone (TL) die visuellen Signale in den Zentralkomplex leiten und auf eine simulierte Sonne und polarisiertes Licht sensitiv sind. Ob diese Zellen noch weitere visuelle Signale verarbeiten, wie zum Beispiel den Horizont eines Panoramas, ist nicht bekannt. Auch ist der Einfluss des Migrationsstatus auf die visuelle Signalverarbeitung im Zentralkomplex bisher unerforscht. Des Weiteren haben die meisten Experimente am Zentralkomplex des Monarchfalters den Fokus auf die Verarbeitung einzelner simulierter visueller Reize gelegt. Wie aber Kombinationen aus Stimuli im Zentralkomplex verarbeitet werden, ist nicht bekannt. Diese Dissertation beschäftigt sich mit folgenden Fragen: 1) Wie beeinflusst der Migrationsstatus die visuelle Reizverarbeitung in TL-Zellen im Monarchfaltergehirn? 2) Wie werden mehrere visuelle Reize in TL-Zellen miteinander kombiniert? 3) Wie wird Kompassinformation im Zentralkomplex moduliert? In diesem Zusammenhang wurden TL-Neurone aus beiden Gruppen (migrierende und nichtmigrierende Monarchfalter) elektrophysiologisch mittels intrazellulärer Aufnahmen charakterisiert, während den Tieren unterschiedliche simulierte Himmelkompasssignale und visuelle Szenerien präsentiert wurden. Hierbei konnte ich zeigen dass die TL-Neuronen in migrierenden Tieren ein engeres Tuning zur Sonne aufwiesen, was den Tieren helfen könnte, eine gerichtete Flugrichtung zu halten. Außerdem antworten die TL-Neurone auf ein Panorama, womit der Zentralkomplex in der Lage wäre, Himmelskompasssignale mit terrestrischer Information zu kombinieren. In Experimenten mit zwei kombinierten simulierten Himmelskompasssignalen konnte ich zeigen, dass die TL-Zellen beide Signalinformationen linear miteinander verrechnen. Wenn die TL-Zellen jedoch mit einer visuellen Szenerie stimuliert werden, welche eine simulierte Sonne und ein Panorama beinhaltet, werden die einzelnen visuellen Signale unterschiedlich gewichtet. Die Ergebnisse sind ein Hinweis darauf, dass die Eingangsregion im Zentralkomplex sich flexibel an die visuellen Signalbedingungen anpassen können. Außerdem habe ich ein bis dahin unbekanntes Neuron während meiner Studien charakterisieren können, welches auf simulierte Himmelskompasssignale antwortet und den Zentralkomplex mit anderen Neuropilen im Gehirn verbindet. Wie dieser Neuronentyp Einfluss auf die Kodierung der Flugrichtung nimmt, muss in der Zukunft weiter erforscht werden.

In der vorliegenden Arbeit wird der Umgang mit Modellexperimenten zur Entwicklung des Verständnisses eines originalen chemischen Sachverhaltes über zugrundeliegende Analogien analysiert. Ziel der empirischen Studie ist die Untersuchung der Wahrnehmung, des zeitlichen Ablaufs des Prozesses des Denkens in Analogien sowie des Zusammenhangs zwischen Wahrnehmung und Denken in Analogien beim Umgang mit einem Modellexperiment zur Staubexplosion. Die Stichprobe umfasst N = 141 Lernende der 7. Jahrgangsstufe. Die Wahrnehmung wird mittels Eye-Tracking-Technologie erhoben und ausgewertet. Der Prozess des Denkens in Analogien wird mit der Methode des Lauten Denkens erhoben. Die ermittelten audiographierten Laut-Denk-Protokolle werden mittels qualitativer Inhaltsanalyse, Denkgraphen sowie statistischen Tests ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wahrnehmung des Modellexperiments durch die Handlungsschritte während der Durchführung gesteuert wird. Zudem erfahren prägnante Effekte, wie zum Beispiel die Ausbreitung einer Flamme nach der Entzündung, einen erhöhten Grad an Informationsaufnahme. Weiter zeigt sich, dass die Lernenden Analogien bereits im Anfangsunterricht erkennen und nutzen sowie die relevanten Ähnlichkeiten zwischen Modellexperiment und Original über unterschiedliche Denkwege identifizieren können. Darüber hinaus sind Zusammenhänge zwischen der Wahrnehmung und dem Denken in Analogien erkennbar. Die Ergebnisse der Studie geben Hinweise auf Möglichkeiten zur Unterstützung von Lernprozessen mittels Modellexperimenten.

In the contemporary process of teaching fine arts, the students’ own creative expression and art appreciation are used to encourage learners towards both perception and reception; consequently, the evaluation and internalisation of works of art play an equally important role. In art education practice, we manage to provide adequate incentives and are able to follow incentives for artistic expression, but pay less attention to developing art appreciation. This research presents the results of a study that monitored the development of art appreciation abilities among 9- and 10-year-old students (4th and 5th grades; n = 2794) in Slovenian primary schools. The level of art appreciation abilities was rather average, but was more developed among older students and girls. In monitoring the school stratum, we did, however, notice a statistically significant difference regarding perception, whereby students in urban schools performed better than their peers in suburban schools.

Picture books discussed with pupils in primary school are considered multimodal texts, as they combine at least two communication codes (verbal and visual). A discussion involving picture books will normally be included in Slovenian language lessons, with pupils focussing mostly on the text. The visual aspect, which equally carries a message, is often neglected. The objective of the present case study that was conducted among fifth-grade primary school pupils in the 2018/19 school year was to explore how a cross-curricular approach to planning and executing the lessons in the Slovenian language and visual art can help pupils learn about the characteristics of the picture book as a multimodal text. We conducted a set of didactic activities entitled Getting to know the picture book, introducing selected picture books to pupils as part of their Slovenian language classes, which resulted in them developing their receptive skills while observing and defining the structure of the texts. In visual art classes, the pupils learned about the visual features of the picture book. As a productive response to the picture book discussed, the pupils were instructed to complete the following tasks: design a cover for their own picture book, design endpapers, illustrate their own poem, and produce their own leporello. The survey involved 21 pupils, a generalist teacher, and a researcher in art didactics. The case study was completed in five weeks. The data were obtained by means of initial and final testing, questionnaires for pupils, and participant observation.

In binocular rivalry, our perception alternates spontaneously between mutually exclusive or mixed interpretations, although the physical stimulus remains constant. This enables us to study visual consciousness, as it allows a dissociation of sensory processing and conscious perception. Previous BOLD fMRI studies in humans have implicated the role of the fronto-parietal network in mediating perceptual alternations. However, the extent and the nature of these modulations has been argued to reflect consequences of conscious perception, like introspection, monitoring and, decision making. To resolve this issue, we used a no-report binocular rivalry paradigm of vertically moving gratings, based on an Optokinetic Nystagmus (OKN) read-out of the content of consciousness. We show here for the first time that slow cortical states in the delta-theta (1-9Hz), and beta (20-40Hz) regimes in the prefrontal cortex coupled antagonistically are predictive of an upcoming change only when the percept switches spontaneously, but not physically. Physical transitions in the animal’s percept manifest themselves strongly post-switch in the same oscillatory range. Moreover, we also show a clear dissociation between the change in the polarity of the OKN and this slow-state activity preceding a spontaneous transition. Furthermore, we find robust modulation in the spiking activity of visually-selective simultaneously recorded neuronal ensembles contingent on the animal’s perception. The magnitude of these modulations was comparable to the activity elicited in response to presentation of monocular visual input. Taken together, these results strongly suggest that oscillatory activity in the prefrontal cortex plays a central role in refreshing the content of visual consciousness and spiking activity is modulated in accordance with conscious perception.

Diese Arbeit befasst sich mit der visuellen Wahrnehmung von Renaissancegemälden, welche mit Hilfe von Eye-Trackern nachvollzogen werden., kunsttexte.de - Journal für Kunst- und Bildgeschichte, Nr. 3 (2015): Kunsttexte

Visuelles Feedback eines von Schmerzen betroffenen Körperteils kann die dort empfundene Schmerzintensität verringern. Dieses Phänomen wird als visuelle Analgesie bezeichnet. Ziel der Studie ist, den Einfluss somatosensorischer Aufmerksamkeitsprozesse auf schmerzmodulierende Eigenschaften von visuellem Feedback am Rücken zu untersuchen. Die Testpersonen erhielten schmerzhafte elektrische Reize simultan an Rücken und Daumen, während sie ein Echtzeit-Video ihres Rückens oder Daumens betrachteten. Dabei sollten Reize mit kürzerem Interstimulusintervall an Rücken oder Daumen gezählt werden. Es wurde ein signifikanter Effekt für den Faktor Aufmerksamkeit gefunden; somatosensorische Aufmerksamkeit reduzierte die Schmerzintensität am Rücken. Es konnte kein Effekt für den Faktor Feedback oder die Interaktion der Faktoren nachgewiesen werden. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass Schmerzmodulation mittels visuellen Feedbacks durch somatosensorische Aufmerksamkeitsprozesse beeinflusst wird.

Pareidolien zählen zu den Wahrnehmungsstörungen. Die pathologische Wertigkeit der Pareidolien ist im Rahmen neuropsychiatrischer Erkrankungen nur wenig erforscht. Es wurden 50 Patienten mit psychischer Erkrankung mit 25 gesunden Probanden hinsichtlich soziodemografischer Faktoren, psychometrischer Befunde und in Bezug auf Kreativität und Pareidolien für diese Pilotstudie vergleichend untersucht. Die Patienten erkannten im Vergleich insgesamt weniger Bilder als richtig. Über die Gesamtgruppe zeigten sich deutliche positive Zusammenhänge zwischen Pareidolien und hoher Kreativität sowie Persönlichkeitseigenschaften, aber auch inverse Beziehungen zur Psychopathologie vor allem in Form der Depressivität. Wir schlussfolgern, dass weniger nosologie-spezifische Merkmale als vielmehr individual-spezifische Eigenschaften bei Patienten mit einer affektiven Störung bzw. einer Erkrankung aus dem schizophrenen Formenkreis die Erkennung von Pareidolien als Verkennung fördern.

Das Phänomen der bistabilen Wahrnehmung beschreibt das Erkennen zweier verschiedener Interpretationsmöglichkeiten beim Betrachten desselben Bildes. Die Fähigkeit zu ebenjener Wahrnehmung wird durch vielfältige Mechanismen im Neurotransmitterhaushalt des primär visuellen Kortex und übergeordneter visueller Zentren bestimmt. Die transkutane Vagusnervstimulation (tVNS) hat, neben zahlreichen weiteren Wirkungsweisen, Einfluss auf die Höhe der GABA-Konzentration. Das primäre Ziel dieser prospektiven Studie im Cross-over-Design war, unsere Hypothese, tVNS verbessere über eine Erhöhung der GABA-Konzentration die Stabilität der bistabilen Wahrnehmung, zu evaluieren. An 35 gesunden Probanden testeten wir jeweils vor und nach tVNS bzw. einer Placebo-Stimulation zwei Perzepte zur bistabilen Wahrnehmung. Darüber hinaus analysierten wir den Einfluss auf die Fähigkeit zur Winkeldiskrimination und untersuchten die VSEPs, eine Möglichkeit die tVNS im EEG sichtbar zu machen, an den jeweiligen Testpersonen. In unserer Studie konnten wir keinen Zusammenhang zwischen der tVNS und der Stabilität der wahrgenommenen Bilder feststellen. Auch bei unseren Tests zur Winkeldiskrimination und der Messung der VSEPs konnten wir keine Parallelen zur tVNS herstellen. Wir konnten lediglich zeigen, dass die Stabilität der unterschiedlichen Perzepte bei den verschiedenen Probanden insgesamt miteinander korrelierten. Das gibt Hinweise auf die komplexen zugrundeliegenden Mechanismen der bistabilen Wahrnehmung und zeigt die bestehenden großen interindividuellen Unterschiede.

Virtual Reality bietet innerhalb der Produktentwicklung ein hohes Potential, um Produkte in kürzeren Iterationszyklen kostengünstiger herzustellen. Jedoch birgt Virtual Reality auch die Gefahr, dass virtuell getroffene Entscheidungen in die Realität übertragen werden, ohne dass diese zuvor auf Plausibilität geprüft werden. Virtual Reality kann die Realität nicht perfekt imitieren und weist bezüglich aller Aspekte der menschlichen Wahrnehmung deutliche Unterschiede auf. Offen ist allerdings, inwieweit dies die Übertragbarkeit der Bewertung der Usability und User Experience substanziell einschränkt oder verändert. Diese Frage wird daher im Rahmen dieser Dissertation anhand eines virtuellen Infotainmentsystems untersucht. Ein Hauptbestandteil dieser Untersuchungen ist das Konstrukt der Präsenz, also das Gefühl, in einer virtuellen Welt zu sein und diese als real anzunehmen. Mithilfe eines hohen Präsenzlevels ist es theoretisch möglich, realistische Entscheidungen in der Virtual Reality zu treffen. Wie im Rahmen von Nutzerstudien das Präsenzgefühl erhöht werden kann, um realitätsnahe virtuelle Bewertungen zu erzielen, ist ebenfalls Bestandteil dieser Dissertation. Haptisches Feedback stellt im Rahmen der Bewertung einer Mensch-Maschine-Schnittstelle sowie der Präsenzentstehung einen kritischen Faktor dar. Aus diesem Grund wird die Einsatzmöglichkeit von computer-generiertem haptischen Feedback in einer virtuellen Umgebung anhand von 45 Probanden evaluiert. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen die Verbesserung der Greifqualität beim Spüren haptischen Feedbacks. Allerdings wird auch der mangelnde Realismus von computer-generiertem Feedback im Rahmen dieser Studie deutlich. In den weiteren Untersuchungen dieser Dissertation wird das haptische Feedback daher durch die Implementierung realer physischer Objekte umgesetzt. Da das Einmessen realer Objekte in eine virtuelle Umgebung häufig eine Herausforderung darstellt, wird der Einfluss einer visuell-haptischen Inkongruenz mit Hilfe von 44 Probanden untersucht. Diese Inkongruenz zeigt keinen Einfluss auf das Präsenzgefühl sowie auf die Bewertungen der Usability und User Experience. Es wird jedoch ein positiver Zusammenhang zwischen der Präsenz und den Bewertungen sowie ein negativer zwischen der Präsenz und dem wahrgenommenen Workload deutlich. Um einen negativen Einfluss des Workloads tiefer zu untersuchen, wird in einer weiteren Studie mit 53 Probanden die Ausführbarkeit von parallelen Aufgaben überprüft. Hierbei wird ein Anstieg des Workloads durch die Ausführung einer Nebenaufgabe deutlich. Eine Beeinflussung der Präsenz sowie der Nutzerbewertungen findet jedoch nicht statt. Des Weiteren wird in Form eines Trainings und einer Akklimatisierungsphase eine mögliche Reduzierung des Workloads mit Hilfe von 85 Probanden untersucht. Es zeigt sich dabei, dass weder der Workload noch die Präsenz oder die Nutzerbewertungen von einem Training profitieren. Jedoch benötigten Probanden, die im Vorfeld der Untersuchung eine Akklimatisierungsphase oder ein Training absolvierten ebenso viele Klicks, um eine Aufgabe abzuschließen, wie Probanden in einer realen Bedingung. Für Probanden, die kein Training erhielten, trifft dies nicht zu. Die Vergleichbarkeit zwischen realen und virtuellen Bewertungen kann nicht in jeder dieser Studien bestätigt werden. Lediglich in der letzten Studie kann kein Unterschied zwischen den realen und virtuellen Bewertungen der Usability und User Experience identifiziert werden. Die Verbesserung der Vergleichbarkeit der Ergebnisse lässt sich dabei jedoch nicht auf das subjektive Präsenzgefühl und die vorgenommenen Manipulationen, wie eine visuell-haptische Kongruenz, die Erhöhung des Workloads oder das Training von Interaktionen, zurückführen. Die Untersuchungen dieser Dissertation zeigen vielmehr, dass Virtual Reality dann für die Bewertung virtueller Konzepte geeignet ist, wenn die technischen Faktoren des Systems, wie die Qualität der visuellen Ausgabe und die Performance der Workstation, in einer hohen Güte vorliegen. Es werden jedoch auch Faktoren deutlich, die eine weitere Verbesserung der technischen Systeme zulassen. Beispielsweise zeigen das Tracking der Hände des Nutzers und die Leserlichkeit der Inhalte des Infotainmentsystems weiteres Optimierungspotential auf. Durch die stetige Weiterentwicklung der technischen Systeme werden auch diese Faktoren in Zukunft in noch besserer Qualität vorliegen. Aus diesem Grund ist mit der Markteinführung neuer Virtual-Reality-Systeme auch eine Fortführung der Validierung von Nutzerstudien in dem Bereich der Usability und User Experience von großem Interesse., Virtual Reality offers a high potential in a product development process in order to manufacture products in shorter iteration cycles and more cost-efficiently. However, Virtual Reality also poses the risk that decisions made virtually are transferred to reality without being scrutinized regarding plausibility before. In fact, virtual reality cannot perfectly imitate reality and differs significantly in all aspects of human perception. Nevertheless, it remains open to what extent this substantially limits the transferability of the evaluation of Usability and User Experience. This question is therefore investigated in this dissertation using a virtual infotainment system. A main part of this research is the construct of presence, i.e. the feeling of being in a virtual world and accepting it as real. With the help of a high level of presence it is theoretically possible to make decisions that are close to those made in reality. How to increase the sense of presence in user studies in order to achieve realistic virtual assessments is also part of this dissertation. Haptic feedback has been identified as a critical factor in the evaluation of human-machine interfaces as well as in the development of presence. For this reason, the feasibility of using computer-generated haptic feedback in a virtual environment is evaluated based on 45 participants. The results of this study show the improvement of grasp quality when sensing haptic feedback. Furthermore, the lack of realism of computer-generated feedback is evident in the context of this study. Therefore, in the further studies of this dissertation, haptic feedback is realized by implementing real physical objects into the virtual environment. Since fitting real objects into a virtual environment is often challenging, the influence of a visual-haptic feedback mismatch is investigated with the help of 44 participants. An incongruence does not show any influence on the sense of presence as well as on the assessments of Usability and User Experience. However, a positive correlation between presence and user assessments as well as a negative correlation between presence and workload becomes apparent. In order to investigate a negative influence of workload, the ability to execute parallel tasks is examined in a further study with 53 participants. In this study an increase of the workload becomes notable by the execution of a secondary task. However, there is no influence on presence and user assessments. Furthermore, a reduction of workload in form of a training or an acclimatization is examined based on 85 participants. It is shown that neither workload nor presence nor user assessments benefit from a training. Nonetheless, subjects who completed an acclimatization or a training prior to the study needed as many clicks to complete a task as subjects in a real-world condition. This is not true for subjects who experienced no training at all. The comparability between real and virtual assessments cannot be confirmed in each of the studies. Only in the final one there is no difference between real and virtual assessments of Usability and User Experience identifiable. However, the improvement in the comparability of the assessments cannot be attributed to the sense of presence and the manipulations performed, such as a visual-haptic congruence, an increase of workload, or the training of virtual interactions. Instead the analyses of this dissertation show that virtual reality is appropriate for the evaluation of virtual concepts if the technical factors of the system, like the quality of the visual output and the performance of the workstation, are presented in a high quality. Nevertheless, factors that allow further improvement of the technical system also become apparent. For example the tracking of the user´s hand and the readability of the content of the infotainment system show additional potential for optimization. Due to the ongoing dynamic development of Virtual Reality technology, these factors will also be available in even better quality in the future. For this reason continuous research on the validity of user studies in the area of usability and user experience is of great interest with the release of new Virtual Reality systems.

In this study, the relationship between a person’s walking speed and the perception threshold for discrete implicit repositioning during eyeblinks in a virtual environment is investigated. The aim is to estimate the perception thresholds for forward and backward repositioning during forward translation following eyeblink occurrences. A psychophysical method called Staircase Transformed and Weighted up/down is utilized to quantify the perception thresholds for forward and backward repositioning. The perception thresholds for this repositioning are estimated for three different walking speeds: slow (0.58 m/s), moderate (0.86 m/s), and fast (1.1 m/s). The collected observations are then analyzed using regression analysis. The estimated perception threshold values for imperceptible forward repositioning were 0.374, 0.635, and 0.897 meters for the abovementioned walking speeds, respectively. Moreover, the respective perception threshold values for imperceptible backward repositioning were 0.287, 0.430, and 0.572 meters for the same walking speeds. The findings reveal a proportional relationship between the perception threshold values and the participant’s walking speed. As such, it is possible to imperceptibly reposition a participant at a greater distance when they are walking faster relative to the same situation when the participant is walking slower. In addition, the results show that there is more tolerance in forward discrete repositioning compared to backward discrete repositioning during forward translation. These findings enable the extension of the manipulation types utilized by the Redirected Walking Technique. More specifically, this allows for implementing a sophisticated composite redirected walking controller, which utilizes continuous and discrete translation gains simultaneously; this helps not only with reducing the cognitive load, but also with reducing the amount of physical space required to support infinite free exploration in an immersive virtual environment.

Mediale Responsibility Frames können beeinflussen, wie Menschen über Gesundheitsthemen wie Demenzen denken. Obwohl sich die bisherige Forschung auf die Untersuchung textueller Frames konzentriert, können auch visuelle Inhalte Frames enthalten, die die Wirkung medialer Inhalte auf Rezipierende beeinflussen können. Visuelle Frames können somit hilfreich zur effektiven Gestaltung medialer Gesundheitsbotschaften sein. Die vorliegende Studie untersucht die Wirkung visueller Responsibility Frames auf verschiedenen Verantwortungsebenen im Kontext von Demenzen auf Verantwortungsattributionen und Verhaltensintentionen Rezipierender. Ein repräsentatives Online-Experiment (N = 1,059) zeigt, dass das reine Vorhandensein eines visuellen Responsibility Frames, unabhängig von der Ebene, auf der Verantwortung zugeschrieben wird, die Zuschreibung von Verantwortung bei Rezipierenden erhöht. Es zeigen sich keine signifikanten Effekte der visuellen Frames auf Verhaltensintentionen., Media responsibility frames can influence how people think about health issues such as dementia. Although previous research has focused on studying textual frames, visual content may also contain frames that can influence the impact of media content on recipients. Thus, visual frames can be helpful in effectively designing media health messages. The present study investigates the effect of visual responsibility frames at different responsibility levels in the context of dementia on responsibility attributions and behavior intentions of recipients. A representative online experiment (N = 1,059) shows that the mere presence of a visual responsibility frame, regardless of the level at which responsibility is attributed, increases recipients' attribution of responsibility. There are no significant effects of the visual frames on behavior intentions., Gesundheitskommunikation in Zeiten der COVID-19-Pandemie: Beiträge zur Jahrestagung der Fachgruppe Gesundheitskommunikation 2021