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 此念:


在上一篇文章中,咱们知道了人类的审美,视觉感触,与咱们的大脑休戚相关。(点击阅览原文)也便是说,对大脑的知道是咱们了解视觉与审美的一把钥匙,咱们一切的视觉现象和艺术观感皆可归结于大脑神经结构和状况。


那么,艺术究竟是发现实在,仍是创造实在?艺术著作是与咱们大脑的哪个部分在进行对话呢?它究竟在诉诸理性概念仍是在与情感脑交流?


为了让咱们更了解关于艺术、视觉与审美的评论,小念持续与咱们共享:大脑的底子结构和性质,以及视觉究竟是怎样审美的。

本文授权转载自:人类行为暗码

ID:baimulinpinglun

此文系作者于2018年11月在金观涛教师掌管的我国美院我国思想史与书画研讨中心一次学术会议上的讲话,由该中心的王嘉颖同学依据录音收拾,已收录在《我国思想史与书画教学研讨集》(第七辑),该书行将由我国美术学院出书社出书。本文经作者授权宣布。


  • 艺术著作究竟是与咱们大脑的哪个部分在进行对话?

  • 人类的艺术究竟是在诉诸理性概念仍是在与情感脑交流?

  • 它在直接影响人类的深层天性,以不同的方法和大脑的不同部分进行对话,构成了不同的艺术方法吗?

为了更好的让咱们了解关于视觉的评论,有必要先向咱们介绍一下大脑的底子结构和性质。


人类大脑是国际上最杂乱的存在。先贴张图:

海马体

这是大脑中的海马体,只要手指头这么点大,其功用是办理回忆。


大脑其实并不是太重,不到1.5公斤,但它含有大约860亿个神经元,而每个神经元大约与1万到1.5万个神经元衔接,这些衔接点被称为突触(synapse)大脑里的突触数目达到了惊人的10的15次方这个数量级。这样杂乱的结构,终究能演化出许多杂乱的情感和观念,还能演化出认识以及对认识的认识。


咱们把新皮层,也便是大脑最外层的那部分称作灰质(grey matter),其间包含神经元的树突(Dendrite)与轴突(Axon)。轴突的功用是用来传递信息,树突的功用是用来承受信息。轴突相当于大脑中的信息高速公路,它的外层被一层白色酯类物质包裹,所以被称为白质(White Matter)。大脑中不同区域的信息传递便是靠这些成束的白质,可以用核磁共振成像显现成艳丽的图画,如下图所示。

Figure 7  TheHuman Connectome Project, HCP: 大脑神经衔接组

大脑中的800亿个神经元和10的15次方个突触构成了一个超级杂乱体系,其间的衔接方法和影响、反响联系是现在的脑科学研讨最前沿的内容。


脑科学家将这个超级杂乱体系称为“脑神经衔接组”MIT的科学家Sebastian Seung几年前写过一本书就叫Connectome。这书很值得读读,它不是用技能性言语写的,算是有点烧脑的科普读物。

Sebastian Seung: 《脑神经衔接组》

他在TED的讲演中说过两句话:


榜首句是:“我便是我的大脑衔接组!”(Iam my Connectome!) 意思是说,我之所以是我,每个人的大脑衔接组是绝无仅有的,所以可以用大脑衔接组来界说个人。 


第二句话是:“我大于我的基因”(I am more than my genes),意思是说,基因并不能彻底解说大脑衔接组,或者说,大脑衔接组发作还有基因之外的原因。基因只能作为部分的解说,但不能解说悉数。大脑衔接组的某些东西并不是基因决议的,也不是一切的东西都是遗传性的。除了基因之外,大脑神经的衔接方法有不少是后天阅历决议的,这个后边再谈。


现在人类仅有能弄清楚的Connectome(脑神经衔接组)是秀美虫(C.elegans)的。这个秀美虫只要1毫米长,仅有302个神经元,构成7千种衔接,就这么简略一个生物,科学家还用了几十年时刻才把它的神经元及其衔接方法画出来。

Connectome of C. elegans,White el al, 1986 

咱们天然会想问:那么什么时候可以把人类的Connectome做出来呢?那个还太早,现在正在进行的是企图做出老鼠的Connectome。

哈佛大学有里奇曼试验室(Lichtman Lab atHarvard),他就在做老鼠大脑的脑衔接组。这个作业要比上面谈到的秀美虫的Connectome困难太多倍。老鼠的大脑尽管跟人比只要千分之一,但也有7千万个神经元,是秀美虫的20多万倍。


老鼠的大脑很软,没有办法做切片,就用树脂类的东西把它硬化,之后从中取出1毫米见方的立方体,将它切成33000多片,再高像素相机拍摄,进行数字化处理,每张的像素为25000×25000,即每张图片的信息量是62.5G。


你用62.5G×33000片,总信息量是多少?是2000T,即一立方毫米的大脑皮层就有2000T(的信息数据)。


假如想把整个老鼠大脑的Connectome做完,需求许多年。做完之后,就会得到一个老鼠大脑完好的Connectome数字模型,清清楚楚地看出神经元的衔接方法。

Lichtman Lab at Harvard

这仍是老鼠的大脑,再往下做人的大脑,是老鼠的1000倍,把人的Connectome做出来,或许需求几十上百年,作业量十分巨大。


可是这个作业很有含义,我自己的体会是,研讨一个目标,当无法直接调查目标时,理论就特别多,实在能看清楚的东西往往不需求什么理论。


比方说日心说和地心说争来争去,后来伽利略用望远镜一看,发现木星的卫星并不绕着地球转,地心说一下就破产了,也不需求什么理论了,直接看到了嘛,没什么好争的了。


再比方细菌的发现也是这样,其时关于致病的原因咱们纷争不已,后来列文虎克(Leeuwenhoek)用克己了高倍显微镜,弄滴水一看,发现了微生物和细菌。实践上许多难题跟着科学手法的开展,就天然方便的解决了。


说这些的意图是,当咱们看清了大脑的衔接方法并对其作业机制了解清楚后,咱们今日的许多困惑,如回忆、判别、认识以及情感等都会有更好的解说。当咱们对大脑的结构和功用有更明晰的了解后,会不会添加咱们对艺术的了解?我想应该会的。



介绍完大脑,该介绍下眼睛了,这才是要点。


作为一个艺术家,对一切的颜色、线条等视觉要素的了解,不能停留在直观层面,而应该在理论层面有更深的了解。


眼睛的演化品种也是无奇不有,咱们可以数出来几百种眼睛的形状。

眼睛百态

眼睛是种极为陈旧的器官,最早的原始眼从5.4亿年之前就出现了,从眼点到视杯,从针孔眼到杂乱眼,再到咱们人类今日具有三种视锥细胞的眼睛,有着绵长而风趣的演化进程。

眼睛的演化进程

但如果我问:视觉是什么?有谁能说清楚呢?


  • 大脑中有面镜子吗?

  • 里边住着一位小人吗?

  • 视觉的器官是什么?

  • 视觉在大脑中究竟是怎么构成的?

假如你答复说,咱们是用眼睛在观看,这是知识啊!不过这个答复只对了一小半。


精确的说法是,咱们是用大脑在观看,视觉器官主要是你的大脑,而不是眼(Mind’s eye)。也可以说,你眼睛仅仅大脑的外延。

眼睛仅仅视觉体系的外延部分

神经科学家Torsten Wiesel说: 眼睛和大脑并不像传真机那样作业,大脑中也没有什么小人儿看着进来的信号。(The eye and brain are not like a fax machine, nor are there littlepeople looking at the images coming in)


给咱们讲个故事来解说为什么说视觉的器官是大脑:

美国上世纪50年代有个瞎子叫迈克尔(Michael May),他在3岁时因事故而损伤了眼睛角,失掉了视力。在他46岁之时,干细胞技能现已开展到可以做角膜替换手术让瞎子重见光明。医师劝他做这个手术,他开端十分犹疑,说现已很习气没有视觉,日子一点不受影响,比方他在1984年的残奥会上取得了三枚铜牌,速滑速度是时速108公里。


不过后来仍是做了手术,之后奇特的作业就发作了:眼睛重见光明给他带来了许多费事,康复的视觉不只没有给他带来便当,反而成了一种打扰。医师发现迈克尔的眼睛对他来说现已没有含义了,并不是眼睛不能感触到光信号,而是外界光信号对他来说现已失掉含义。他大脑中的视觉信号解说体系彻底坏掉了,尽管眼睛视网膜上的感光细胞还在,尽管光信号也可以传到视皮层,可是视皮层现已彻底无法解读这些信号了。


比方说在他面前放一个立方体,放一个圆球,问他哪个是圆球,哪个是立方体,他有必要擅长去摸,摸完今后才知道,用眼睛反而无法判断。所以咱们说,眼睛这个器官仅仅视觉体系在外部的延伸罢了,实在的解说功用都在大脑中。

笛卡尔也研讨视觉,他认为大脑中的视觉器官是松果体。他认为物质实(Res Extensa)与思想实体(Res Cogitans)之间是不行约化的。他无法解说外部的视觉影响是怎么变成脑内的思想形象的,所以爽性就认为两者之间底子没有任何联系,这样就变成了二元论者。


这说法其实仍是有矛盾,假如爽性没有联系,你还说松果体是视觉器官有何含义呢?松果体在两者之间究竟扮演什么人物?


跟着现代脑神经科学的发展,咱们知道他把视觉与松果体联系起来的说法是过错的。我认为现已不需求这种二分法了,二元论过期了,这两者间的距离是可以被弥合的。

笛卡尔的二元论:思想实体 vs. 广延实体

咱们先来看看眼睛的结构。光线穿过角膜、瞳孔和晶体才干抵达眼底。这眼底自身便是个杂乱结构。


简略说,眼底上有一层感光细胞,上面有1亿2千万个感知亮度的视柱细胞和600多万个三类感知颜色的视锥细胞,见下图。

眼睛结构及视网膜结构

外界物体的印象经过光线进入瞳孔后,并不是像传真机那样完好地将这些信息映射到眼底的视网膜上,而是一个阅历了一个十分杂乱的进程才抵达眼底的视网膜上。


脊椎动物的眼睛在几亿年的演化进程中,眼睛的视网膜发作过180度回转。原本的结构很合理,即视网膜(感光细胞)在前,视神经在后,成果回转后变成视神经在前而感光细胞跑到后边去了。


这样一来,外界物体信息就被这些血管和视神经给遮挡住了,当物体的光线抵达视网膜时,其完结已残缺不全,成了非接连的破碎信息,就像阳光穿过一个树林那样。

视网膜结构:光线从左边进入,先经过四种视神经细胞后抵达右侧黄色的视网膜

如图可见,视网膜的结构很杂乱,里边有好几层,自身也是分立的。 视锥细胞(C)和视杆细胞(R)承受到光信号后,并不直接传入大脑,而是经过一系列杂乱的排列组合后再传入大脑。


视觉信号C和R先经过水平细胞(H)进行组合,然后由双极细胞(B)往下传,这些双极细胞又被无长突细胞(A)进行组合后传给神经节细胞(G),再从这儿经过视神经传入大脑。G传出的是什么?便是以上经过许多杂乱组合后的动作电位(action potential),底子不是一幅图画。


所以不难幻想,外界物体的信息只要部分被感知了,你所取得的仅仅物体的信息片段。可是奇特的是,你并没有破碎的感觉,这个我后边再解说。



咱们人类的眼睛中的三种视锥细胞对应于三种感色细胞,别离对光谱中的红(564纳米)、绿(534纳米)和兰(420纳米)3个波段进行呼应。

人类视觉的三原色组合

这三色的组合让人类可以感知100万以上的不同颜色。所以人类被称为三原色生物(Trichromates)。类人猿和旧大陆猴也归于这类。


不过大多数动物都不是三原色的,大多数胚胎类哺乳动物是二元色(Dichromat)的,如猫狗等,它们的颜色国际要单调许多,只能感知大约1万种颜色。


有不少动物是四原色的(Tetrachromats),多了一种视锥细胞,可以感知445纳米的波段,如金鱼和一些鸟类。


人类也有宣称可以感知四原色的,特别是女人。有一位澳大利亚的女画家Concetta Antico,声称自己的视觉是四原色的,她的绘画看上去是这样的:

四原色画家Concetta Antico的著作

不同动物眼中,国际的颜色乃至空间方法都是不同的。


比方狗是两原色动物,壁虎在夜晚能看到颜色艳丽的国际。当然,这些说法所依据的假设是问题的,好像颜色国际的丰厚程度仅仅取决于视网膜上视锥细胞的多少和品种。


但视觉形象并不只仅取决于眼睛的结构和视锥细胞类型的多少,视觉成像更多地取决于大脑皮层中的视皮层性质和功用,所以上面的说法只要比方和学习的含义。


国际上最为杂乱的眼睛或许要数一种叫螳螂虾的生物,它能感知16种元色,乃至还可以感知偏振光。它的两个复眼顶在两个独立操作的眼杆上,像这样:

螳螂虾有着国际上最杂乱的眼睛

所以说,视觉国际关于每种生物都是不同的。是生物的视觉器官(眼睛加上视皮层)决议了它们的视觉国际。或者说,视觉国际并没有什么肯定性,它仅仅与具体的生物结构相对应。


咱们人类的视觉器官虽有个体差异,但却是高度同构的,咱们不能因为这种同构的眼睛感知国际差不多,就认为国际有个客观的姿态。其实国际在不同的生物眼中是可以十分不同的。举几个比方:


狗是二原色动物,它的视觉国际应该是这样的:

狗的视觉国际是暗淡的

壁虎的夜视功用要比人类强许多倍,它们在夜晚的视觉会很艳丽亮堂:

壁虎的夜晚视觉比人类要亮堂艳丽

马的左右两眼视场没有重合部分,所以视场是独立的两部分,也没有景深3D的视觉才干:

马的视觉国际是断开的

变色龙的视觉国际中,乃至空间也是曲折的:

变色龙的视觉空间曲折

所以,颜色并不是一种肯定独立的东西,它因接收者不同而不同,如下图所示。

眼睛的结构也多种多样,无奇不有。


例如复眼是一种由许多单眼构成的视觉器官,数目从数千到数万个,例如蜻蜓的复眼中含有近3万个单眼。复眼关于运动物体十分灵敏,是人的5-6倍,但对颜色感知才干差,集合才干也差。我常疑问,假如人类是复眼,艺术创作会是什么样的?



另一个有关视觉的盛行误解是认为咱们的眼睛能一起看清视界中的物体,这是因为不了解眼睛的视网膜结构和咱们“看”的方法。


先说视网膜的结构:


咱们之所以能看清物体是因为视网膜上有个叫做中心凹(Fovea)的区域,这个区域的直径尽管只要1.5毫米,但人眼600多万感知颜色的视锥细胞绝大部分都集合这儿,这部分供给了所谓的“中心视觉”,(见下图中心部分)。

中心凹(Fovea)及两类感光细胞散布

那1亿2千万个感知亮度的视柱细胞都散布在视网膜的其它部分,供给了所谓“周边视觉”(peripheral visions)。视觉其实便是这个中心视觉与周边视觉的组合。


人眼分辩物体的才干主要靠中心视觉,看的清楚不清楚,有无颜色,悉数取决于中心视觉,它掩盖的区域很小,用视角来测度的话也便是中心那不超越5度的区域,假如你把手臂伸直,拇指两边与眼睛构成的夹角差不多便是5度。


你看到的国际实践上是这样的,只要眼窝中心5度是明晰的,其余部分都是含糊而无色的,如下图:

中心视觉

也便是说,你在每一会儿感知到的明晰区域便是那么一点点。


以阅览为例,实践发作的景象大约是这样的:

阅览只要部分明晰

阅览的明晰部分跟着你的眼睛滚动而变,眼睛从左到右,每次只要部分是明晰的。那么为什么你会觉得外部国际是明晰的呢?这就与人“看”的方法有关。“看”也是个极为杂乱的事,有5种以上的不同“看”法。


榜首种“看”法叫做眼跳,也称环视(Saccades)便是说眼睛看物体、场景时并不是安稳的注视,而是每秒2-3次处处跳动不断寻求重视点,找到重视点后当即进入所谓注视(fixation)状况。


注视时眼睛也在不断的运动,它其实是三种眼动的组合,一种是快速眼颤(tremor),第二种是所谓眼飘(drift),第三种是微眼跳(microsaccades)所谓“看”,便是以这种眼跳和注视的组合方法不断进行采样,然后依据采样的成果在大脑中构成图画。

眼跳和微眼跳

比方咱们看这个人脸时,咱们的重视点在脸上跳着取样,找到重视点后就进入微眼跳。


你或许会问,注视就注视好了,为什么需求微眼跳?


因为人眼有一个很重要的特性,即眼睛对安稳的成像并不灵敏,假如图画安稳,那么视觉很快就消失了,只要经过不断的微眼跳才干坚持图画的存在。动物的天性从一开端便是这样,动的东西有要挟,中止的东西没有要挟,所以人眼对中止的东西不反响。比方咱们看下面这个图中的A字,靠的便是微眼跳,不然A就不能安稳地出现在那里:

微眼跳和图画辨认

咱们的阅览其实也是这种眼跳和微眼跳的组合,大致像这样进行:

阅览中的眼跳和微眼跳组合

咱们在路上开车时,眼睛也是在进行不断的眼跳,然后对重视点进行微眼跳采样,像这样:

开车时视觉的采样方法

眼跳还有一个风趣的特色,即眼跳从A点到B点的运动并不是自己可以操控的,一旦眼跳发动,就无法中止,最风趣的是,人脑对眼跳从A点到B点的进程彻底不记载不反响,也便是说,跳的进程中什么都看不见的,相当于没有视觉。


有人做过核算,说一个人一天大约有40分钟是处于无视觉状况,哪怕你整天睁着眼,你仍是丢掉了40分钟的前史。


问题来了,假如视觉并不是接连而是接连的,那么为什么咱们并没有接连的感觉反而觉得是接连和明晰的呢?


本来咱们的大脑有种图画重构的才干,尽管外界的信息是咱们的眼睛处处跳动一块一块采样采出来的,但大脑可以依据生物的有用意图将其进行从头结构,用猜测或相似插值这类方法将不接连、不明晰之处的信息填补上,让你得到所谓“接连明晰”的画面。你认为你看到的场景物体是接连滑润的,但其间含有很多幻想,接连滑润是大脑结构出来的。


这方面最典型的一个比方是人眼的盲点。前面说过,人的眼睛演化实践上走了一个弯路,视网膜发作过一次180度的回转。


回转的成果使得视神经跑到了视网膜的前面去了,那么视神经要进入大脑就不得不在视网膜上扎一个洞,这个洞便是盲点,这个当地是没有感光细胞的。不过你的日常日子种并感觉不到盲点,这正是大脑的图画填充功用将盲点给补上了。你看到的所谓完美的国际是你的幻想,它的缺失部分都被大脑打上补丁了。



传入大脑的信号去了哪里?


它们先是经过一个叫丘脑(Thalamus)的中继站,这儿有个神经核叫外侧膝状核(LGN),从这儿再传入大脑后部一个叫枕页(Occipital Lobe)的区域,这儿有块专门负责处理视觉初级信号的皮层,叫初级视皮层(Primary Visual Cortex)。这个进程可以用下图表明:

视通道、LGN和初级视皮层

咱们无法在这儿具体介绍视皮层的结构和特性,可是我不得不提视皮层的一个重要特性,即视觉信号的方向选择性。这对咱们了解视觉的含义极为重要。


简略点说,视皮层由许多功用柱构成,而每个功用柱只承受特定方向的光信号。这个特性被称为神经调谐(neuronal tuning)。这个特性的发现要归功于两位闻名的美国脑科学家DavidHubel和Torsen Wiesel的研讨,这是人类视觉科学的严重里程碑之一。他俩因而与另一位脑科学家Roger Sperry(便是前面介绍的研讨左右大脑功用差异的那位)取得了1981年的诺贝尔生理学和医学奖。


他俩在1959年做了个十分闻名的试验。他们把猫的脑袋固定,给脑袋插上电极,然后调查猫的某类神经元对不同的光影响怎么反响,像下图这样:

神经调谐试验,1959年

他们的试验有个严重发现,即跟着光信号方向的调整,猫的神经元呼应强度会随之发作变化。

比方在此图中,当光信号是水平条时,猫的这组神经元彻底不反响,只要当光条斜到必定程度时,神经细胞才开端反响,当处于笔直状况时,神经细胞反响最强。其它类型的神经元则对笔直信号不反响,只对水平方向的影响有反响,如此等等。

这是很有意思的,阐明两件事:


榜首,视皮层上的神经元是有分工的,每类只承受特定方向的光信号影响,第二,是视觉神经的反响特性决议了咱们怎么感知国际。


国际以什么样的方法出现,和调查者的视神经组成和类型有极大联系。国际是什么姿态,取决于生物的视神经,国际存在仍是不存在,或以什么方法存在,得看视神经怎么呼应,就像收音机相同,只要调谐到某个频道,存在才有含义,而那些不呼应的东西可以视为不存在。


咱们的初级视神经上的细胞便是这么板滞和简略,无怪乎这些细胞也被称为“简略视细胞”(Simple Cells)或边辨认细胞(Edge Detector)。经过它们处理的信号会传给所谓杂乱细胞(complex cells),它们是由一组同类的简略细胞构成的,具有更为杂乱的视觉功用,如下图:

杂乱细胞还可以持续组合成超级杂乱细胞(SuperComplex Cells),完结更为杂乱的视觉功用,比方下图中A、B这两个字母先经过简略细胞取得“边”信息,然后经过杂乱细胞和超杂乱细胞的处理进行后续处理,如下图所示:

简略、杂乱、超杂乱视觉细胞

之,视觉功用是经过大脑中视觉体系中分工不同的视细胞经过层层传递组合而完结的。


视觉的构成是逐级进行的,从简略的到杂乱的图形,包含动感,都在大脑不同的区域由不同类型的视细胞来完结的,这个体系大致可以用下图来表明:

视觉感知的杂乱进程

这个体系是如此杂乱,我无法在这儿具体解说,仅仅想贴张图让咱们有个直观的感触:

Fellemanand Van Essen's (1991) 视觉模型

这是Felleman和Van Essen1991年做的一个山公大脑视觉体系分析,图中右侧是大脑皮层打开图,上彩的部分均与视觉体系有关,牵涉到皮层中30多个区域,而这些区域所组成的互动网络(左边)的杂乱度令人张口结舌。


因为时刻原因,我今日不得不省略别的几个十分重要的话题,即“视觉填充”(visual filling-in)、“突触修剪(synapse pruning)认知结构(perception framework)大脑塑(brain plasticity)


这些内容看似偏离了对艺术自身的评论,但假如咱们想要答复“什么是艺术实在”这个问题的话,就不得不深化了解人眼和大脑的作业机制。今日的评论假如用一句话来归纳的话,便是:实在相对生物结构而存在,它是大脑的建构。


说起艺术和实在,我最终想提一个画家MaurizioCattelan,他是艺术界的叛变人物,他说过一句话,“艺术与其说可以让咱们发现实在,毋宁说可以让咱们创造实在。”( Art doesnot lead to the discovery of truth, but rather allows it to be invented)对他来说,一切的实在都是艺术家的创造。


其实,一切的认知都与咱们的感官发育和神经体系演化有关,“实在”对应着咱们的特定感官结构和大脑认知特性。只要在创造中咱们才干取得自在。


艺术的中心便是用不同的方法和视点去感悟和出现外界,这便是所谓艺术创造性。是艺术的创作自在,让艺术取得了实在的价值。

Figure 64  La Nona Ora by  Maurizio Cattelan

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