我們的大腦是如何加工和感知抽象畫的?

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我們的大腦是如何加工和感知抽象畫的?

抽象表現主義大師 德·庫寧的代表作《發掘》

編輯薦讀:

對於大多數沒有受過專業藝術教育的人們來說,想要看懂抽象畫,不是一件容易的事。現實情況是,我們往往對抽象藝術缺乏瞭解,乃至存在誤解或偏見;抽象畫啟用大腦的方式與具象畫非常不同,而我們日常缺乏相關的學習與訓練。

抽象藝術家分離出複雜影象的基本成分,不僅讓觀看者獲得不同以往的知覺和情緒感受,也是創造條件鼓勵自上而下的聯想,讓觀看者根據自己的經驗來補全繪畫。這是欣賞抽象藝術之所以艱難的原因,也是樂趣所在。

不過,看不懂抽象畫,至少應該知道為什麼。諾獎得主、著名神經科學家埃裡克·坎德爾運用腦科學原理,在《為什麼你看不懂抽象畫?——先鋒藝術的腦科學原理》一書中,闡釋了人們的審美背後的大腦和神經的運作機制以及心理機制。

傾聽這場藝術與科學的對話,或許可以啟發新的藝術創意或科學想法。對於普通讀者而言,更可以同時習得腦科學和抽象藝術的相關知識。

而學會欣賞抽象畫,不僅是學習一種看待藝術的新方式,豐富我們的精神生活,更是以一種新方式看待我們自己以及這個世界。

文 / 埃裡克·坎德爾

像肖像畫這樣的具象藝術能夠對我們造成深遠影響的原因,是我們大腦的視覺系統具有強大的自下而上的機制,用於處理場景、物體,特別是面孔和表情。此外,我們之所以會對奧斯卡·柯克西卡或埃貢·席勒等表現主義藝術家所刻畫的誇張面孔作出更強烈的反應,是因為較之於現實的面部特徵,我們大腦中的面孔細胞傾向於對誇張的面部特徵作出更強烈的反應。

那麼,我們如何對抽象藝術作出反應呢?大腦中的什麼機制使得我們能夠加工和感知那些影象已經極度簡化(如果不至於消失)的畫作?顯而易見的一點是,抽象藝術的各種流派分離出了色彩、線條、形式和光線,從而間接地使我們更加清楚地意識到視覺通路各個組成部分的功能。

恩斯特·克里斯的洞見推動了對藝術知覺所進行的很多現代研究,他認為我們每個人對某件藝術品的感知總是有所不同,因此觀看藝術品會涉及觀看者這一側的創造過程。正如我們在第3章所看到的,恩斯特·貢布里希透過關注光學逆問題,將克里斯關於藝術多義性的觀點應用於整個視覺世界。

我們每個人都從外部世界獲取不完整的資訊,並以我們獨特的方式對資訊進行補全。我們之所以能成功地透過反射光重構出三維影象,而且在大多數情況下能夠非常準確地重構,是因為我們的大腦不僅透過自下而上而且透過自上而下的視覺資訊加工過程,提供了相應的情境資訊。正如我們已經知道的,自下而上的資訊由內置於視覺系統環路中的計算邏輯(比如識別面部的能力)提供,自上而下的資訊則由認知加工過程(比如期望、注意和習得性聯結)提供。

托馬斯·奧爾布賴特和查爾斯·吉爾伯特最近在理解自上而下的加工過程,特別是在支撐它們的學習機制方面取得了實質性進展。在討論這些加工過程時,我們必須首先區分與自下而上的加工過程更為密切相關的感覺和與自上而下的加工過程更為密切相關的知覺。

感覺與知覺

感覺是刺激感覺器官(比如我們眼中的光感受器)而帶來的直接生物學後果。感官事件可以直接影響我們的行為,但這些事件缺少情境資訊。我們已經知道,知覺將我們大腦從外部世界獲得的資訊與基於早期經驗和假設檢驗而習得的知識進行結合。因此,與視覺相關聯的知覺,指的是將反射光與環境中的影象相關聯的過程,知覺透過大腦而得以持久,並且在大腦賦予它意義、效用和價值時變得連貫起來。

知覺的關鍵元素是將一個特定的感官事件與其他影象及其他資訊源進行聯結。這些聯結提供了必要的情境,來解決所有感覺自帶的多義性(Albright 2015),也包括克里斯所指出的藝術品自帶的多義性。美國哲學家威廉·詹姆斯用以下表述對感覺和知覺進行了區分:知覺與感覺的不同之處在於,知覺能從意識中調取更多的與引發感覺的物件相聯結的事實(James 1890)。

感覺和知覺之間的區別是視覺的核心問題(Albright 2015)。感覺是光學的,需要眼睛參與;知覺則是整合的,除了眼睛還需要大腦的其餘部分參與。

我們已經知道,學習和記憶的機制包含大腦中特異性的突觸連線增強。奧爾布賴特和吉爾伯特發現,自上而下的加工過程是關鍵計算的結果,其中腦細胞使用情境資訊將傳入的感覺資訊(例如來自藝術品的資訊)轉換成一種內部表徵或知覺到的物件(Albright 2015;Gilbert 2013b)。

大腦中什麼區域的突觸連線增強會導致這種自上而下的加工過程?現在有大量證據表明,各種聯結的長期記憶的一個關鍵儲存位點是下顳葉皮層,這是一個與海馬體直接相連的區域,關於人物、地點和物體的外顯記憶在這裡得到編碼。

下顳葉皮層代表了大腦視覺資訊處理層級的頂點,我們已經知道它對於物體識別很重要,而物體識別又依賴於我們先前的聯結性記憶。由感覺神經元傳送的自下而上的訊號是對我們視野裡的物件作出的反應,這些訊號在下顳葉皮層得到加工,被處理成那些物件的表徵,比如面孔小塊就位於此。透過增強表徵每個物件的神經元之間的連線,我們會習得將一個物件與另一個物件聯結起來;這是透過間接通路完成的。由此形成的聯結透過內側顳葉中的記憶結構得到鞏固,並存儲在下顳葉皮層中。

為了驗證這個觀點,奧爾布賴特與他的合作者訓練猴子將由無意義模式構成的成對視覺刺激進行聯結。當每隻猴子正在學習這種聯結時,科學家會監測猴子下顳葉皮層中神經元的活動。他們發現,一開始,神經元對每個物件、每個視覺影象都選擇性地作出反應。當猴子開始學習將兩種刺激進行聯結時,最初分別對兩種視覺影象作出反應的神經元之間的連線得到了增強。

神經元中的這些變化是經典條件作用與新習得的聯結所產生的物理表現。以這種方式鞏固的記憶在一生中將為我們提供進一步的資訊,我們會透過間接通路將這些資訊與知覺到的物件進行聯結。

間接通路也可以透過工作記憶的內容——即來自前額葉皮層的反饋——得以啟用,這個區域涉及工作記憶和執行功能。在正常情況下,視覺經驗源自直接和間接輸入下顳葉皮層的資訊的組合。然而,我們有理由相信,作為習得性聯結的基礎,神經連線的變化不限於下顳葉皮層:它們反映了整個視覺系統——實際上是所有感覺系統——的普遍能力。

這一想法的證據部分來自學習過程中大腦活動的成像研究,這些研究揭示了,即使是在參與視覺加工早期階段的腦區,神經元活動也發生了變化。這一發現促使奧爾布賴特透過檢測內側顳葉皮層(它在視覺加工過程中處於中間位置)中神經元的響應特性來探索聯結性學習。事實上,他發現這一區域神經元的連線強度的變化類似於下顳葉皮層神經元的連線強度的變化。

阿魯密特·以賽與她的合作者進一步證明了這一點(Mechelliet al。 2004;Fairhall and Ishai 2007)。當他們向志願者展示面孔或房屋的真實影象時,影象激活了視覺皮層參與早期加工階段的區域。相比之下,當他們要求志願者回憶面孔或房屋的影象時,啟用的是參與自上而下加工過程的兩個腦區:前額葉皮層和上頂葉皮層。前額葉皮層只對大腦可以歸入已知類別的具象影象作出反應,比如面孔、房屋或貓——這些影象都包含內容。上頂葉皮層用於操縱和重新安排工作記憶中的資訊,它可以被任何視覺影象啟用。

這些結果表明,大腦中面孔和物體的感覺表徵很大程度上是由早期視覺區中出現的自下而上過程介導的,而來自記憶儲存的影象知覺很大程度上是由源於前額葉皮層的自上而下機制介導的(Mechelli et al。 2004)。

因此,當我們觀看一件藝術作品時,多個來源的資訊與光線的輸入模式相互作用,讓我們對該作品形成知覺經驗。許多資訊都是透過自下而上的加工過程傳遞給大腦的,但重要的資訊也會從我們對視覺世界過往經驗的記憶中補充進來。對其他藝術品的經驗記憶使我們能夠對視網膜上映像的成因、類別、意義、效用和價值作出推斷。

總而言之,我們通常可以準確地解決視網膜映像的多義性問題,因為我們的大腦提供了情境。從廣義上講,情境由各種其他資訊組成:一是視網膜映像中存在的其他資訊;二是大腦計算器內建的那些資訊,比如對面孔的加工得到的資訊;三是從包括藝術在內的這個世界的過往經驗中學到的東西。

早在1644年,勒內·笛卡爾就認為,源自眼睛的視覺訊號和源自記憶的視覺訊號都是透過將資訊轉換到一個共同的大腦結構上來產生體驗的。最近,這種想法得到了功能性腦成像研究的支援。在研究中,實驗者要求志願者想象特定的視覺刺激,或者接受訓練,憑藉與另一影象的聯結來回憶一幅影象。這些研究記錄了參與低階和中級視覺加工的不同腦區的活動模式。

類似地,參與研究的志願者下顳葉皮層活動的電生理學記錄顯示:它們對影象的反應強烈。抽象藝術就像之前的印象主義藝術一樣,依賴於下述假定:簡單又粗略描繪的特徵足以誘發知覺體驗,然後由觀看者充分地補全資訊。來自腦研究的證據表明,這種知覺補全是透過將高度特異性的自上而下的訊號投射到視覺皮層中發生的。

因此,抽象藝術家所主張的、抽象藝術本身所證明的是:印象——對視網膜的感官刺激——不過是點燃聯結性記憶的火花。抽象畫家並不試圖提供圖畫細節,而是創造條件讓觀眾能夠根據自己的獨特經驗來補全圖畫。據傳,在觀看透納所畫的日落場景時,一位年輕女士評論道:“我從來沒有看到過那樣的日落場景,透納先生。”透納回答說:“難道你不希望你能看到嗎,夫人?”

許多觀眾從抽象藝術中獲得的樂趣就是詹姆斯所說的“對新事物成功同化”的例證,即透過與熟悉的事物進行聯結,對我們以前從未見過的事物形成連貫的知覺經驗(James 1890)。我想進一步說明的是,對新事物的同化——自上而下加工過程的參與作為觀看者對影象進行創造性重構的一部分——本質上是令人愉快的,因為它刺激了我們的創造性自我,並且有助於許多觀看者在面對特定的抽象藝術作品時獲得積極體驗。

重新審視德·庫寧和波洛克的抽象繪畫

拉馬錢德蘭與他的合作者研究發現,下顳葉皮層和內側顳葉皮層的單個神經元的反應可以迅速變化,在無歧義影象僅僅呈現5到10秒之後就顯示出學習效果。在這短暫的呈現之後,大腦會將這種學習經驗應用於多義性影象。

對猴子的細胞學實驗及平行的對人類的心理物理學研究表明,人類和高階靈長類動物能夠快速學習視覺世界中的刺激資訊。這可能就是我們能夠識別出只看過幾秒鐘的面孔和物體的原因。這些發現也與奧爾布賴特和以賽的發現一致,即下顳葉皮層和內側顳葉皮層中的神經元是自上而下加工系統的一部分,這一系統還包括前額葉皮層和上頂葉皮層。

帶著這個關於聯結的例子,讓我們重新審視德·庫寧和波洛克從具象到抽象藝術的轉變。

德·庫寧1940年創作的《坐著的女子》描繪的是三年後會同他結婚的伊蓮·弗萊德。這是德·庫寧創作的第一批女性題材畫作中的一幅,它已經包含了一些吸引人的抽象風格。比如,她的右眼、右臉和右臂都畫得不如她身體左側的對應部位清晰。這要求作為觀眾的我們進行一些自上而下的加工。為什麼德·庫寧會分解她的身體?唯一看起來完好且對稱的部位是她的乳房。這是德·庫寧重新定義女性形象的一次早期嘗試。

十年後完成的《挖掘》是一件非常不同的作品,它在很大程度上是抽象的。它基本上是平面的,幾乎沒有透視感。但是我們瞭解德·庫寧和他對女性形象的迷戀,我們的想象力不需要在畫布上游離多遠就能遇到圓潤的身形,根據我們個人的心境或性情,很容易看出其中的一個或多個女人,她們或單獨出現或與另一人相結合。這幅畫中幾乎有無限種可能性來處理自下而上的多義性和自上而下的想象力,因為我們可以回憶起一個又一個可能的聯想。《坐著的女子》已經非常具有多義性,《挖掘》跟它一對比就顯得愈發引人注目。

現在讓我們轉向波洛克早期的具象繪畫、創作於1934年到1935年的《到西部去》。我們被無盡的順時針運動所震驚,從騾子和它們的馭手開始,轉到天空中的雲層和月亮,再回到這些騾子。

十五年後,波洛克在《第32號》中再次創造了強大的運動感。但是現在,當我們的眼睛瀏覽畫布以尋找秩序時,可以發現波洛克不再強加單個不可抗拒的順時針運動,而是讓我們選擇任一方向,或者更可能是幾個方向進行追蹤。這裡面有影象嗎?有哪個運動方向特別佔優勢嗎?這幅畫讓我想起了一場影象之戰,一個永無止境的影象戰爭場景。如果我們讓想象力漫遊在其他可能具有可比性的記憶場景中,這幅畫就會讓我們屏息神往。

在德·庫寧和波洛克的這些繪畫的比較中,引人注目的是,雖然從具象藝術的角度來看,抽象藝術顯然是還原主義的,但跟許多具象作品相比,抽象藝術更能激發我們的想象力。

此外,《挖掘》和《第32號》這兩幅完全抽象的繪畫與立體主義藝術相比,對我們大腦視覺機制自下而上的加工過程提出的挑戰更小。立體主義藝術經常保留具象元素,但它要求我們從不同的、不相關的視角來探索這些作品,而我們的大腦並沒有進化出某種機制來從這些視角獲取有意義的理解。相比之下,抽象繪畫似乎更少依賴主要用於處理潛在多義性的自下而上的加工過程;相反,它們在很大程度上依賴於我們的想象力,以及因個人經驗和看過的其他藝術品而帶來的自上而下的聯想。

(本文節選自[美] 埃裡克·坎德爾 著   喻柏雅 譯《為什麼你看不懂油畫——先鋒藝術的腦科學原理》,由後浪·天津科學技術出版社授權釋出。)

我們的大腦是如何加工和感知抽象畫的?

非虛構 | 翻譯好書

《為什麼你看不懂抽象畫?——先鋒藝術的腦科學原理》

[美] 埃裡克·坎德爾  喻柏雅 譯

後浪·天津科學技術出版社

2021年4月

藝術與科學應該對話,但如何對話?諾貝爾獎得主、著名神經科學家埃裡克·坎德爾以兩個領域共享的方法論——還原主義——為切入點,在藝術與科學之間架起一座橋樑,從科學的視角解釋了大腦如何對藝術品作出反應,又從歷史的視角展現了藝術如何受到科學的影響而不斷演進。還原主義方法是貫穿本書的關鍵詞,指透過研究複雜現象的基本成分及組織方式,來解釋這個現象。藝術家用以分離出形式、線條、色彩、光線等要素,則是為了讓人獲得與觀看複雜影象完全不一樣的感受。

本書引入了腦科學研究的前沿成果,配以百餘張彩色高畫質示意圖和藝術名作。透過閱讀本書,讀者不僅可以瞭解大腦的運作機制,而且可以打破對抽象藝術的誤解和偏見,學會更好地欣賞現當代藝術。

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