Multimodale Konvergenz

Lebewesen sind nicht einzelnen Reizen, sondern einem Reizstrom ausgesetzt. Reize unterschiedlicher Qualität wirken in wechselnden Quantitäten (Intensitäten) auf das Lebewesen ein. In dem Lebewesen entsteht zu einem Zeitpunkt aber nur ein "Bild" der Außenwelt. Die Reaktion ist ganzheitlich.
Man muss also annehmen, dass es Orte im Nervensystem gibt, die Erregungen aus verschiedenartigen Sinnesorganen verrechnen ("multimodale Konvergenz" - eindrucksvoll, aber entbehrlich). Die folgenden drei Versuche und ihre Ergebnisse werden vorgestellt und dann von den Schülerinnen und Schülern interpretiert. Die Originalexperimente wurden mit zahmen Tauben durchgeführt. Um die Analyse zu vereinfachen, wurden die Augen abgedeckt. Das Tier wurde mit beiden Händen so um den Körper gefasst, dass es Flügel, Beine und Hals frei bewegen konnte. Jeder Versuch wird demonstriert und Ablauf und Ergebnis anschließend an der Tafel festgehalten.

       

Ausgangslage des Tieres

 

   

Tier nach links gekippt - es schlägt mit dem linken Flügel

 

   

Hals des Tieres vorsichtig nach links gebogen - keine Reaktion

 

   

Hals wird gerade gehalten, Körper vorsichtig nach rechts gebogen - Flügelschlag links

Das Tafelbild besteht zuerst nur aus dem linken Teil (Versuchsergebnisse), der nach und nach skizziert wurde:
Bild 1: Hals und Beine bilden eine Linie
Bild 2: Hals abgebogen, Beine senkrecht
Bild 3: Hals senkrecht, Beine abgebogen

Aus Versuch 1 und 2 könnte man (voreilig) schließen, dass das Gleichgewichtssinnesorgan im Körper liegt. - Zu dieser Vorstellung passt das Ergebnis von Versuch 3 nicht. Es schließt sich eine Spekulationsphase an. Welche weiteren Sinnesorgane sind beteiligt? Auch hier kann das Stofftier hilfreich sein.
Ergebnis der Überlegungen: Dehnungsrezeptoren der Halsmuskeln.

Das Tafelbild wird jetzt erweitert ("Meldungen"):
Die Tabelle enthält vorerst die Meldungen der beiden Sinnesorgane in Worten. Bis auf die Meldung "links gedehnt" haben die Schülerinnen und Schüler normalerweise keine Schwierigkeiten, die Tabelle aus zu füllen. Hier kann die genaue Beobachtung der nochmaligen Nachstellung der Versuchsituation mit Hilfe des IKEA - Storchs helfen.

Es handelt sich um eine Modellvorstellung - es ist klar, dass das Sinnesorgan nicht "Schieflage links" meldet.

Aus den Versuchsergebnissen ergibt sich eindeutig, dass die Reaktion des Tieres von den Meldungen beider Sinnesorgane abhängt. Das Modell kann man um eine Vorstellung zur Verrechnung erweitern. Eine Möglichkeit ist rot eingetragen. Setzt man "links" mit "+1" gleich usw., usw., so kann man das Ergebnis der Addition jeweils als Anweisung / Befehl an den jeweiligen Flügel interpretieren. Die Modellvorstellung eignet sich auch gut für abgestufte Schieflagen und entsprechende abgestufte Antworten.

Ein Schüler hat das Modell abgewandelt und auf den Menschen übertragen.

Woher "weiss" der Vogel, welches Gleichgewichtssinnesorgan er gerade (bevorzugt) benutzen muss? Wie müsste die Modellverrechnung ergänzt werden?

Arbeitsblatt für eine Gruppenarbeit (Download als pdf-file, 52 KB) Auf dem Wasser zu reisen, und sei es nur über kurze Entfernungen, hat etwas Urtümliches an sich. Du solltest eigentlich nicht dort sein, wird dir mitgeteilt, und das weniger durch die Augen, die Ohren, die Nase, den Gaumen oder die Handflächen als durch deine Füße, die dir als Sinnesorgane seltsam erscheinen. Wasser erschüttert das Prinzip der Horizontalität, insbesondere bei Nacht, wenn seine Oberfläche dem Straßenpflaster ähnelt. Joseph Brodsky: Ufer der Verlorenen, Büchergilde Gutenberg, Frankfurt 1991 - S.15 Der Schriftsteller erfasst und schildert eindrucksvoll das Besondere der Situation. Die geschilderten Beobachtungen sollen nun unter biologischem Blickwinkel analysiert werden. a. Welche Sinnesorgane werden aufgezählt? b. Welcher Regelgröße entspricht "das Prinzip der Horizontalität"? c. Versuche, einen Regelkreis für einen Menschen auf einem schwankenden Boot zu entwickeln. d. Wieso ist das "das Prinzip der Horizontalität" besonders bei Nacht erschüttert? e. Die folgende Abbildung zeigt den Schnappschuss eines Regelkreises. Was soll konstant gehalten werden? Welche Funktion haben die beiden unterschiedlichen Rudertypen?