Raumbild und Fallgefühl im Fluge

Die Regulationsfunktionen des menschlichen Labyrinthes und die Zusammenhänge mit verwandten Funktionen

Background One disorienting movement pattern, common during flight, is the entering of a coordinated turn. While the otoliths persistently sense upright head position, the change in roll attitude constitutes a semicircular canal stimulus. This sensory conflict also arises during acceleration in a swing-out gondola centrifuge. From a vestibular viewpoint there are, however, certain differences between the two stimulus situations; the aim of the present study was to elucidate whether these differences are reflected in the perceived roll attitude. Methods Eight nonpilots were tested in a centrifuge (four runs) and during flight (two turns). The subjective visual horizontal (SVH) was measured using an adjustable luminous line in darkness. The centrifuge was accelerated from stationary to 1.56 G (roll 50°) within 7 s; the duration of the G plateau was 5 min. With the aircraft, turns with approximately 1.4 G (45°) were entered within 15 s and lasted for 5 min. Tilt perception (TP) was defined as the ratio of SVH/real roll tilt; initial and final values were calculated for each centrifugation/turn. Results In both systems there was a sensation of tilt that declined with time. The initial TP was (mean ± SD): 0.40 ± 0.27 (centrifuge) and 0.37 ± 0.30 (flight). The final TP was 0.20 ± 0.26 and 0.17 ± 0.19, respectively. Both initial and final TP correlated between the two conditions. Conclusion The physical roll tilt is under-estimated to a similar degree in the centrifuge and aircraft. Also the correspondence at the individual level suggests that the vestibular dilemma of coordinated flight can be recreated in a lifelike manner using a gondola centrifuge.

Vestibular Stimulus and Perceived Roll Tilt During Coordinated Turns in Aircraft and Gondola Centrifuge.

In 13d. 114, 1./2. Heft des ,,Archivs\" verbreitet sich Le i s se in etwas dekretoriseher Form fiber das Zustandekommen des Raumgefiihls und der darauf fugenden Schallokalisation, wobei er jegliche Beteiligung des Vestibularapparates ablehnt. Das erscheint jedoeh bei einem so auBerordentlich komplizierten Vorgang, wie dem der Raumempfindung als reichlieh gewagt. Wenn ich reich veranlaBt sehe, dazu Stellung zu nehmen, versp~ttet infolge mannigfacher Arbeiten so darum, weil ich reich schon einmal in diesem Archiv zum Problem des ,,Ranmbildes\" und seinen Beziehungen znm Vestibularorgan ge~tul3ert habe 1) und well kiirzlich Le i r i im 16. Bande der Zeitschr. f. Hals-, Nasenu. Ohrenheilknnde in seinem Aufsatze ,,13ber die Seekrankheit\" eine Auffassung ver6ffentlichte, die sich mit der meinen anf das engste beriihrt. Zuv6rderst empfiehlt es sich, in eine kurze Er6rterung dessen einzutreten, was eigentlieh der , ,Raum\"charakter eines Sinneseindruckes darstellt und wodurch er entsteht. Le i s se sagt: ,,Nach der iibereinst immenden Ansicht yon Physiologie und Psychologie gibt es kein besonderes Organ der Raumwahrnehmung, sondern den Empfindungen der einzelnen Sinne kommt mehr oder weniger r~iumlicher Charakter zu. Ks sei bemerkt, dab unter Empfindung ein einfachster BewuBtseinsvorgang, ein psyehisches Element verstanden ist, das sich nicht mehr in Einfacheres zerlegen l~13t.\" Dagegen w~ire mancherlei zu sagen. Einerseits ist es durehaus strittig, ob die ,,Empfindung\" als psychisches Element anzusprechen sei (vgl. Psychologie der ,,Gestalt\") und zudem ist gerade die r~iumliehe Komponente der ,,Empfindung\" z. B. ,,des Roten\", ~[uBerst gering. Andererseits gibt es geniigend Tatsachen, die darlegen, dab die Ranmempfindung dem ngmlichen Sinneseindrnck durchaus nicht stets in gleicher Weise zugeordnet ist. So tri t t z. ]3. beim stereoskopischen Sehakt ein m~ichtig gesteigertes Raumgefiihl anf, worans hervorgeht, dab bier ein psychologisch selbst~indiges Ph~inomen vorwaltet. Noch deutlieher wird das erwiesen durch die seltenen F~ille einer Dissoziation Yon

Zur Psychophysik des Vestibularapparates, zugleich ein Beitrag zum Problem der Seekrankheit

,,Der Raum ist eine notwendige Vorstellung a priori, die allen /iuBeren Anschauungen zugrunde liegt. Man kann sich niemals eine Vorstellung davon machen, daB kein Raum da sel, ob man sich gleich ganz wohl vorstellen kann, dag keine Gegenst~nde darin angetroffen werden.\" Diese Worts KANTS bilden auch heure noch den Ausgangspunkt ffir alle ErSrterungen des Raumproblems. Sie besagen, dag wir die Vorstellung des Ranmes auch dann, wenn sinnliche Wahrnehmungen fehlen, in unserem BewuBtsein als etwas Gegebenes hinnehmen miissen, und daB umgekehrt alle Eindrticke, welche durch die Sinnesorgane /ibermittelt werden, stets raumbewertet in unser BewuBtsein tre• Unsere r/iumliche Orientierung h~tngt demnach davon ab, in weleher Weise wir die sinnlichen Wahrnehmungen im 1Raum tokalisieren, sowohl relativ zu einander, als auch vor allsm zu unserem eigenen K6rpsr. Denn unser Ich bildet von vornherein stets das Bezugssystem Ifir die r~umliche Zu0rdnung aller Sinneseind 9 (eg0zentrische Lokalisation nach HOFMA~N), Uber die Lage unseres K6rpers im Raum sind wir im allgemeinen dauern d unterrichtet durch die Hautund Tiefensensibilit/it, den Spannungszustand unserer Mnskeln und durch die Tasteindrficke; ira hellen IRanm vor allem auch noch durch den Gesichtssinn. Inwiefe 9 nnd unter welchen Bedingungen die Lagevorstœ vom eigenen K6rper zu einer falschen wird und nun dadurch Tguschungen fiber die r/iumlichen t3eTM der Wahrnehmungswelt auftreten, dariiber wird noeh zu sprechen sein. Es ist bekannt, daB vor allem H~RINa eine strenge Scheidung zwischen Reiz und Empfindung, zwischen Physikalischem und Physiologischem (bzw. Psychologischem), zwischen Objektivem und Subjekt ivem durchgef/ihrt hat. Dementsprechend stellte er dem wahrgenommenen Teile des objektiven Raumes den sub]ektiven gegeniiber. Nur von letzterem k6nnen wir bei nnseren Sinneswahrnehmungen sprechen. Der Tastsinn und der Gesichtssinn sind diejenigen, welche vornehmlich der Rat~mwahrnehmung dienen, wenn auch natiirlich den anderen Sinnen, z .B. dem Geh6r, ebenfalls eine IRaumbewertung zukommt. So unterscheiden wir denn in erster Linie einen Tastraum und einen Sehraum. Es liegt auf der Hand, dag beide in der n/~heren Umgebung unseres Leibes wenigstens in der Hauptsache fibereinstimmen. I)aEir sorgen schon die ErIahrungen des t~iglichen Lebens, indem die rgumliche Orientierung sei• der Tasteindriicke durch den Gesichtssinn kontrolliert wird, und umgekehrt. Freilich ist der Tastraum durch die l~eichweite unserer Gliedmassen verhgltnismggig beschr/~nkt, und wir k6nnen infolgedessert zweckms den weiteren Sehraum zum Ausgangspunkte unserer Betrachtungen w~ihlen. -vVir pflegen den Sehraum dreidimensional zu gliedern und w~hlen als Grundlage ftir die Orientierung die subjektive Medianebene, die subjektive Horizontalebene (den Angenhorizont) und die subjektive Frontalebene. Die erstere wird best immt du 9 alle l 9 welche ,,gerade vorn\", d .h . in der Medianebene des K6rpers, zu liegen scheinen, der t tor izont durch die Dinge welche uns ,,gleich hoch\" mit dem Auge erscheinen, nnd subjektiv frontalparallel liegt alles, was wir gleichweit entfernt sehen. Zur Wahrnehmung des letzteren

Wandlungen und Fortschritte der Lehre von den Physiologischen Grundlagen der Räumlichen Orientierung

BACKGROUND Recent theories suggest that perception of complex self-motion is governed by familiarity of the motion pattern as a whole in 3D. OBJECTIVE To explore how familiarity determines the perceived angular displacement with respect to the Earth during a simulated coordinated turn in a gondola centrifuge. METHOD The centrifuge was accelerated to 2G (gondola displacement 60°) within 12.5 s. Using visual indicators in darkness, responses to the gondola displacement were recorded with subjects (n = 10) in two positions: sitting-upright, facing-forward versus lying-supine, feet-forwards. Each subject underwent 2×2 6-minute runs. RESULT When upright, subjects indicated a tilt of initially 18.8±11.3°, declining with T = 66±37 s. In the supine position (subject's yaw plane coinciding with the plane of gondola displacement) the indicated displacement was negligible (-0.3±4.8°). CONCLUSION Since the canal system is most responsive to stimuli in yaw, these findings are difficult to explain by bottom-up models. Rather, the motion pattern during acceleration would be recognized as a familiar or meaningful whole (entering a co-ordinated turn) only when the subject is upright. Presumably, the degree of familiarity is reflected in the subject's ability to discern and estimate a single stimulus component. Findings are discussed in connection with human factors in aviation and the principles of Gestalt psychology.

Spatial orientation during gondola centrifugation with subjects upright versus supine: Evidence for Gestalt psychological mechanisms in vestibular perception.

/pdf/uber-die-vom-ohrlabyrinth-ausgeloste-gegenrollung-der-augen-10bkfr7u6c.pdf

Über die vom Ohrlabyrinth ausgelöste Gegenrollung der Augen bei Normalhörenden, Ohrenkranken und Taubstummen

/pdf/zur-physiologie-der-sehsphare-4hi9l17tb4.pdf

Raumbild und Fallgefühl im Fluge

Citations

Die Regulationsfunktionen des menschlichen Labyrinthes und die Zusammenhänge mit verwandten Funktionen

Vestibular Stimulus and Perceived Roll Tilt During Coordinated Turns in Aircraft and Gondola Centrifuge.

Zur Psychophysik des Vestibularapparates, zugleich ein Beitrag zum Problem der Seekrankheit

Wandlungen und Fortschritte der Lehre von den Physiologischen Grundlagen der Räumlichen Orientierung

Spatial orientation during gondola centrifugation with subjects upright versus supine: Evidence for Gestalt psychological mechanisms in vestibular perception.

References

Über die vom Ohrlabyrinth ausgelöste Gegenrollung der Augen bei Normalhörenden, Ohrenkranken und Taubstummen

Zur Physiologie der SehsphÄre

Gehirn und Auge

Über die vom N. acusticus ausgelösten Augenbewegungen

Ueber die scheinbare Drehung des Gesichtsfeldes während der Einwirkung einer Centrifugalkraft