Die Theorie der Wahrnehmungsregelung (abgekürzt TWR oder PCT von dem Englischen Begriff Perceptual Control Theory, oft fälschlich als „Theorie der Wahrnehmungskontrolle“ übersetzt) umfasst ein Modell des Verhaltens, das aus den Eigenschaften von Regelkreisen abgeleitet ist. Das Grundkonzept der Theorie besteht darin, dass ein Regelkreis eine gemessene Variable in der Nähe einer Führungsgröße hält und auf diese Weise mit seiner Stellgröße die Einflüsse der physikalischen Effekte der Umwelt kompensiert.
In der Regelungstechnik werden Führungsgrößen als Sollwerte vom Menschen außerhalb des Systems vorgegeben. Beispiele sind Thermostaten und Tempomaten. In lebenden Organismen werden die Führungsgrößen endogen erzeugt. Typische einfache Beispiele sind homöostatische und allostatische Systeme und Reflexbögen. Die Einführung mathematischer Prinzipien der Regelung führte eine Möglichkeit zur Modellierung negativer Rückkoppelungen, die über die Umwelt geschlossen werden (Kreiskausalität), ein. Daraus wurde die Theorie der Wahrnehmungsregelung entwickelt, die Perzeptions- und Verarbeitungsprozesse sowie Handlungsverhalten beschreibt. Ihre Implikationen unterscheiden sich grundsätzlich von bestimmten Modellen im Behaviourismus und der kognitiven Psychologie, die Reize bzw. Ideen als Ursache des Verhaltens definieren und damit eine lineare Kausalität suggerieren. Ergebnisse der TWR-Forschung wurden in verschiedensten Gebieten wie zum Beispiel experimenteller Psychologie, Neurowissenschaft, Ethologie, Anthropologie, Sprachwissenschaft, Soziologie, Robotik, Entwicklungspsychologie, Organisationspsychologie und Management veröffentlicht. Sie wurden für die Entwicklung von Bildungsprogrammen eingesetzt und haben eine psychotherapeutische Methode (Method of Levels) hervorgebracht.
Grundlagen und Unterschiede zu anderen Theorien Die Theorie der Wahrnehmungsregelung ist in der biologischen Kybernetik, der Systembiologie und der Regelungstheorie und dem dort verankerten Konzept der Regelkreise verwurzelt. Anders als bestimmte Modelle in Behaviourismus und Kognitionspsychologie geht sie vom Konzept der Kreiskausalität aus. Sie hat daher eine gemeinsame theoretische Grundlage mit Konzepten, die auf eine externe Regelstrecke ausgerichtet sind (Plant Control Theory), unterscheidet sich von ihnen aber darin, dass sie den Schwerpunkt auf die Regelung der internen Repräsentation der physischen Welt richtet.
Die Theorie der externen Regelstrecken konzentriert sich auf neuronale Prozesse der Bewegungssteuerung, nachdem eine Entscheidung für die Bewegung gefallen ist. Die TWR legt ihren Schwerpunkt dagegen auf die Einbettung von Agenten in ihre Umgebung. Aus der Perspektive der Wahrnehmungsregelung liegt das zentrale Problem der motorischen Regelung daher darin, sensorische Eingangssignale zu finden, welche mit der gewünschten Wahrnehmung zur Deckung kommen.
Geschichte Die Wurzeln der TWR liegen in physiologischen Erkenntnissen von Claude Bernard im 19. Jahrhundert sowie in der Forschung von Walter Cannon und der Regelungstechnik und Kybernetik im 20. Jahrhundert. Die klassische Systemtheorie wurde im Maschinenbau der 1930er- und 1940er-Jahre entwickelt und von Norbert Wiener 2nd revised ed. 1961, MIT Press, Cambridge, MA. ISBN 978-0-262-73009-9., W. Ross Ashby und anderen in der Frühphase der Kybernetik weiterentwickelt. Seit den 1950er-Jahren begann William T. Powers die Konzepte und Methoden der Regelungstechnik auf biologische Regulationsprozesse (insbesondere in der psychophysischen Domäne) anzuwenden und entwickelte daraus die experimentelle Methode der TWR.
Eine wichtige Erkenntnis der TWR besteht darin, dass die Regelgröße nicht nur Ausgang, sondern auch Eingang des Systems (hier also des Verhaltens) ist und sowohl von der Umwelt als auch vom Regelkreis wahrgenommen und transformiert wird. Weil diese wahrgenommenen und transformierten Eingangsgrößen auch als bewusste Empfindung der Umwelt interpretiert werden könnten, nannte Powers die Regelgröße „Wahrnehmung“ (Perception). Die Theorie wurde als Theorie der Wahrnehmungsregelung und nicht als psychologische Regelungstheorie bekannt, weil die Regelungstheorie davon ausgeht, dass die Ausgangsgröße des Systems reguliert wird. Aus Sicht der TWR wird die interne Repräsentation des Zustands einer Umweltvariable (also eine Wahrnehmung in der Umgangssprache) geregelt. Die Grundprinzipien der PCT wurden im Jahre 1960 von Powers, Clark und MacFarland als „general feedback theory of behavior“ unter Bezugnahme auf Wiener und Ashby veröffentlicht. and [Reprinted in Partial reprint in] Sie wurde seither systematisch weiterentwickelt.Archives of the Control Systems Group (CSG), also in the IAPCT Discourse forum. Anfangs wurde sie von der kognitiven Wende und später von den Kognitionswissenschaften überschattet, wurde im Laufe der Zeit aber zunehmend bekannter.
Powers und andere weisen auf Probleme der Absicht, Kausalität und Teleologie in der psychologischen Grundlagenforschung hin, die mit Hilfe der Regelungstheorie gelöst werden können. Von Aristoteles über William James bis John Dewey war anerkannt, dass Verhalten absichtsvoll ist und nicht nur reaktiv, aber es war stets problematisch, das wissenschaftlich zu berücksichtigen, da die einzige Evidenz für Absichten subjektiver Natur war. Powers machte darauf aufmerksam, dass Behaviouristen in der Folge von Wundt, Thorndike und Watson introspektive Beschreibungen als Grundlage für eine objektive psychologische Wissenschaft ablehnten. Nur beobachtbares Verhalten konnte als Datengrundlage akzeptiert werden. Behaviouristen, die in dieser Tradition standen, modellierten dementsprechend Umweltereignisse als reine unidirektionale Stimuli für Verhaltensantworten. Diese Annahme hält sich in bestimmten Modellen der kognitiven Psychologie, die zwar kognitive Karten und andere mutmaßliche Wirkungsgefüge zwischen Reiz und Reaktion einsetzen, aber an der Annahme einer linearen Kausalität zwischen Umwelt und Verhalten festhalten. Richard Marken beschrieb diese Theorien als „open-loop causal model of behavioral organization“, im Gegensatz zu Modellen geschlossener Rückkoppelungen in der TWR.
Ein anderer, spezifischerer Grund, den Powers für die zurückhaltende Position von Psychologen gegenüber intentionalem Handeln aufführt, liegt darin, dass unklar blieb, wie ein Ziel ein spezifisches, auf es hin gerichtetes Verhalten hervorbringen könnte. Die TWR löst diese philosophischen Argumente zur Teleologie auf, indem sie ein Modell für die Funktion des Organismus liefert, in dem die Absicht einen objektiven Status hat, ohne auf Introspektion zurückgreifen zu müssen, und in dem Kausalität zirkulär auf der Grundlage von Regelkreisen aufgebaut ist.
Beispiel Ein einfacher Regelkreis wird etwa von der Geschwindigkeitsregelanlage (Tempomat, Tempostat) eines Kraftfahrzeugs realisiert. Dieses technische System hat einen Sensor, der die Geschwindigkeit als Drehung der mit den Rädern verbundenen Antriebsachse „wahrnimmt“. Es hat auch eine Führungsgröße, mit der ein Sollwert für eine bestimmte gewünschte Geschwindigkeit vorgeben wird. Die gemessene Geschwindigkeit wird durch einen Regler kontinuierlich mit der Führungsgröße verglichen. Im einfachsten Falle subtrahiert der Regler den Istwert der gemessenen Geschwindigkeit von dem gespeicherten Sollwert. Die Differenz (die Regelabweichung) bestimmt die Signale, die zur Motorsteuerung geschickt werden und damit die Beschleunigung beeinflussen. Auf diese Weise wird die Motorleistung kontinuierlich variiert, um zu verhindern, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu- oder abnimmt, wenn sich die Umweltbedingungen ändern.
Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beginnt, abzunehmen, zum Beispiel beim Befahren einer Steigung, wird ein kleiner Anstieg der Regelabweichung resultieren, der dann die Motorleistung erhöht, so dass sich die Regelabweichung wieder der Null nähert. Wenn die Geschwindigkeit beginnt, zuzunehmen, zum Beispiel beim Bergabfahren, wird die Motorleistung reduziert, so dass sich die Geschwindigkeit von oben herab wieder dem Sollwert nähert (es sei denn, das Gefälle wäre so stark, dass Bremsen benötigt werden). Im Ergebnis hält der Tempomat die Geschwindigkeit trotz Steigungen und Gefällen und anderer Störungen wie Wind und Wechsel der Straßenbeschaffenheit in der Nähe des Sollwertes. Das geschieht alles ohne Planung bestimmter Handlungen und ohne blinde Reaktion auf Reize. Tatsächlich misst die Geschwindigkeitsregelanlage nur die Regelgröße, also die Geschwindigkeit, ohne die Störgrößen wie den Gegenwind oder die Stellgröße wie die Motorleistung direkt zu messen. Stattdessen regelt sie das „Verhalten“ des Fahrzeugs in Form der Geschwindigkeit.
Diese Prinzipien der negativen Rückkoppelung (einschließlich der Möglichkeit, die Effekte unvorhersehbarer externer oder interner Störungen zu eliminieren) gelten auch für biologische Regelkreise. Die Implikationen werden beispielsweise von der biologischen und medizinischen Kybernetik und der Systembiologie untersucht.
Die These der TWR besteht darin, dass Lebewesen nicht direkt ihr Verhalten regeln, sondern dass sie es vielmehr variieren, um damit ihre Wahrnehmungen zu regeln. Diese Annahme ist durchaus auch vereinbar mit der historischen und noch weit verbreiteten Vermutung, dass Verhalten aus der Wirkung von Reizen und kognitiven Plänen herrührt.
Methodik der Forschung und Modellierung
Der methodische Hauptbezugspunkt der TWR liegt in der Regelgröße. Bei wissenschaftlichen Untersuchungen besteht der wichtigste Schritt in der langsamen und vorsichtigen Einspeisung von Störgrößen in eine Umweltvariable, von der man annimmt, dass sie durch den beobachteten Organismus geregelt wird. Es ist wesentlich, dass die Regelkapazität des Organismus nicht überbeansprucht wird, da sie das Objekt der Beobachtung darstellt. Wenn der Organismus seine Handlungen so ändert, dass die Störgröße daran gehindert wird, den erwarteten Effekt auf die Umweltvariable auszuüben, dann ist das ein starker Hinweis, dass durch den Versuchsaufbau eine geregelte Variable gestört wurde. Es ist unbedingt notwendig, die Wahrnehmung und die Perspektive des Beobachters von der des beobachteten Organismus zu unterscheiden. Es kann einige Variationen des Versuchsaufbaus erfordern, bis die regulierte Variable der Umweltsituation, wie sie vom beobachteten Organismus wahrgenommen wird, isoliert ist.
Die TWR verwendet eine Black-Box-Methodik. Die Regelgröße, die vom Beobachter gemessen wird, entspricht quantitativ der Führungsgröße einer vom Organismus geregelten Wahrnehmung. Die Regelgröße stellt daher ein objektives Maß für die Absicht oder Intention, die dieser bestimmten Verhaltensäußerung zugrunde liegt, dar – das Ziel, auf das diese Verhaltensäußerungen konsistent abzielen, um es trotz Störungen zu erreichen. Mit wenigen Ausnahmen kann diese Führungsgröße (zum Beispiel als Entladungsrate von Neuronen) in der gegenwärtigen Neurowissenschaft nicht direkt beobachtet werden, da die Nachverfolgung der relevanten elektrischen und chemischen Variablen innerhalb ihrer spezifischen Verbindungen schwierig ist, während der lebende Organismus mit etwas beschäftigt ist, was von außen als Verhalten beobachtet wird. Wenn jedoch eine funktionsfähige Regelkreissimulation auf einem digitalen Rechner im Wesentlichen dieselben Ergebnisse liefert wie der beobachtete Organismus, dann lässt die gut verstandene negative Rückkoppelung in der Simulation (der White Box) Rückschlüsse auf die nicht direkt beobachtbare negative Rückkoppelung im Organismus (der Black Box) zu.
In der TWR-Forschung werden Daten von Individuen nicht aggregiert, um statistische Lage- und Streumaße zu erhalten. Stattdessen wird ein generatives Modell erstellt, das die im Organismus beobachteten Daten mit hinreichender Güte reproduziert. Der Aufbau eines solchen Modells erfordert für eine gegebene Verhaltenssituation die sorgfältige Messung von drei beobachteten Variablen: