Neuroestetyka

Neurohistoria sztuki?
Włodzisław Duch
Katedra Informatyki Stosowanej,
UMK Toruń
Google: W. Duch
Neurohistoria sztuki, Toruń 20.06.2013
Zdumiewająca hipoteza
• „Zdumiewająca hipoteza brzmi: Ty, Twoje radości i smutki, Twoje
wspomnienia i ambicje, Twoje poczucie tożsamości i wolna wola,
nie są w rzeczywistości niczym innym niż sposobem, w jaki
zachowuje się ogromny zbiór komórek nerwowych i związanych z
nim cząsteczek” Francis Crick, „Zdumiewająca hipoteza”, 1997.
• Lapidarnie: Umysł jest tym, co robi mózg.
• Widzimy świat? Maja!
Widzenie jest interpretacją stanów kory wzrokowej
własnego mózgu przez inne obszary tego mózgu.
• Świadczą o tym złudzenia optyczne, zmiany percepcji w wyniku
uszkodzeń mózgu, halucynacje, sny, ślepota na zmiany ...
Widzimy tylko stany swojego mózgu!
• Sztuka ma wywołać pobudzenia mózgu, które są w jakiś sposób
intersujące, przyciągające uwagę, co zależy od memów w mózgu.
Neuronalny determinizm
Ogranicza nas genetyczny i neuronalny determinizm.
Neuronalny determinizm: wynik doświadczeń życiowych,
wychowania, prania mózgu, jak i predyspozycji.
„Przychodzi mi do głowy” = aktywność neuronalna.
Genetyczny determinizm tylko częściowo wpływa na neuronalny.
Memy i neurony
Memy to granule informacji, a więc odpowiadają im
wzorce aktywacji mózgu, struktury istniejące tylko
chwilowo, aktualizujące potencjalne stany mózgu,
istniejące w krótkim czasie, w wyniku pobudzenia (neurodynamiki) substratu,
jakim jest mózg, podobnie jak w cymatyce.
Memy: atraktory neurodynamiki sieci neuronów (i innych struktur) mózgu.
Teoria memów jak i teoria ewolucji są szczególnymi przypadkami teorii
procesów twórczych D.T. Campbella (1960).
Twórcze procesy - ewolucyjne, kulturowe, indywidualne - wymagają dwóch
kroków: wyobraźni, opartej na ślepych (z punktu widzenia celu) kombinacjach
elementów (blind-variation), oraz selekcji interesujących (przydatnych)
kombinacji (selective-retention), stąd nazwa BVSR tej teorii.
Mózgi dają przestrzeń neuronalną, w której możliwa jest ślepa wariancja,
powstawanie kombinacji różnych elementów zgodnych z doświadczeniem,
które narzuca na ślepe kombinacje strukturę probabilistyczna, nie jest to wiec
przypadkowe szukanie, ale oparte na memach.
Siatka pojęciowa - zmienne bodźce
Dalsze demonstracje: DemoGNG: http://www.demogng.de/
W normalnych warunkach epizody są dobrze kojarzone.
Szybkie konkluzje
Żydzi, masoni, zamachy i inne cuda, memoidy całkiem pokręcony obraz świata,
duże „dziury” i proste wyjaśnienia – klastry, „zlewy”, czarne linie łączące
niezwiązane ze sobą epizody.
Ale neurohistoria?
Neurohistoria sztuki to coś więcej niż neuroestetyka.
Wrażenia estetyczne, jak każde inne, wynikają ze specyficznej reakcji mózgu.
Materia mózgu to substrat, w którym indywidualne doświadczenie człowieka i
kultura, z którą miał styczność, ukształtowały unikalne struktury pozwalające
na realizację świata umysłu.
„Każde zjawisko, które poznajemy, jest jedynie manifestacją umysłu, który jest
substratem wszystkiego”, „umysł działa jakby na cieniach rzeczy”.
„Surangama Sutra” ( 2-6 wiek?)
Sztuka można jedynie przedstawić indywidualne odczuwanie świata.
Na to odczuwanie wpływa wiele czynników, historię sztuki trzeba więc
rozpatrywać w kontekście kulturowym.
Jak silne są to czynniki widać po efekcie placebo, w którym pokazano zmianę
reakcji mózgu pod wpływem informacji o cenie czy marce produktu. Dotyczy
to zapewne wszystkich wrażeń estetycznych.
Nie potrafimy w pełni odebrać starożytnych czy średniowiecznych dzieł sztuki,
gdyż nie rozumiemy ich symboliki i nie mamy podobnych skojarzeń jak
ówcześnie żyjący ludzie, postrzegamy je więc całkiem inaczej.
Neurohistoria!
Neuroestetyka: nowe nurty w sztuce wynikają z prowadzonej przez artystów
eksploracji praw widzenia, własności układu wzrokowego i skojarzonych z nimi
stanów emocjonalnych. W tych obszarach prowadzić można eksperymenty
naukowe wykorzystując techniki neuroobrazowania aktywności mózgu.
Jednakże pełne zrozumienie historii sztuki jest znacznie trudniejsze bo
wymagać będzie zrozumienia złożonych reakcji psychicznych, zależnych od
neurobiologii, ale i od kontekstu historycznego, kultury, a zwłaszcza wierzeń
religijnych oraz funkcji, które spełniać miały dzieła sztuki.
Prehistoryczne rysunki w jaskiniach mogły np. służyć oswajaniu lęku przed
niebezpiecznymi zwierzętami, pełniły więc rolę wychowawczą podobnie jak
średniowieczne obrazy piekieł czy tybetańskie przedstawienia koła życia.
Współczesne muzea rzadko pozwalają zanurzyć się we właściwy kontekst,
nawet obcowanie ze sztuką sakralną pozwala na to tylko w niewielkim stopniu,
gdyż nasz obraz świata całkiem się zmienił.
Dlatego neurohistoria sztuki powinna być odrębną dziedziną nauki, syntezą
wykorzystującą zarówno wyniki neuroestetyki jak i tradycyjnych teorii.
Niewykorzystane zmysły
W najszerszym sensie sztuką jest wszystko, co wywołuje estetyczne
wrażenia u jakiegoś odbiorcy – co nieczęsto współcześnie się zdarza ...
Przetwarzanie sygnałów z jednej modalności do drugiej daje nowe
możliwości wyrazu artystycznego.
Klawiatura fortepianu służy przekształcaniu pobudzeń przestrzennych w
wibracje dźwiękowe: ruch widza => dźwięki.
U niewidomych informacje z kamery => pobudzenia dotykowe pleców lub
języka. Dotyk jest mało wykorzystanym zmysłem. Przetwarzanie obrazów
czy muzyki na pobudzenia języka lub skóry różnych części ciała (twarzy,
palców), może dać ciekawe nowe możliwości.
Masaż artystyczny jako odrębna kategoria estetyczna w zasadzie nie
istnieje. Można zbudować „dotykotron”, instrument pozwalający
wywołujący ciekawe efekty dotykowe, połączone z efektami dźwiękowymi i
wizualnymi lub też od nich niezależne.
Neuroestetyka
• Neuroestetyka poszukuje neurobiologicznych podstaw przeżyć
estetycznych. Tworzenie i przyjemność obcowania ze sztuką jest
możliwe tylko dzięki istnieniu wspólnych wszystkim ludziom struktur
mózgu, odpowiedzialnych za proces widzenia.
• The Institute of Neuroesthetics, Univ. College London.
Semir Zeki: artyści podobnie jak neurolodzy, badają
zachowania mózgu swoimi specyficznymi metodami.
• Badania procesu widzenia przez artystów: Leonardo da Vinci,
Piero della Francesca, Brunelleschi, Delacroix, Seurat, Duchamp,
Mondrian, Picasso, Braque, Calder, Tinguely ...
• Neuroestetyka wzbudziła duże zainteresowanie wśród artystów,
pragnących wykorzystać nową wiedze dotycząca percepcji i
zachowania w swojej pracy.
Neuroestetyka
Cele badań w dziedzinie neuroestetyki to:
• badanie procesów twórczych w sztukach plastycznych,
zrozumienie działania mózgu w czasie takich procesów;
• podkreślanie centralnej roli, jaką pełnia badania nad mózgiem dla
zrozumienia natury ludzkiej, przejawiającej się nie tylko w sztuce
czy muzyce, lecz również moralności, zachowaniach społecznych i
antyspołecznych, moralności, religii i innych dziedzinach
wpływających na życie codzienne;
• zainteresowanie neurobiologów badaniem sztuki jako metody
badania organizacji przetwarzania informacji przez mózg;
• badanie praw percepcji, którym podlega tworzenie sztuki, zarówno
na etapie tworzenia jak i oglądania;
• zrozumienie sztuki w świetle zadań, stojących przed układem
wzrokowym, lub ogólnie stojących przed mózgiem, to jest
gromadzenia wiedzy o świecie i sposobach jego poznawania.
Wzrok
Informacja wizulana rozdziela się
już w oku na odrębne kanały:
• Szlak wielkokomórkowy: trzy typy
stożków fotorecepcyjnych o dużych
polach recepcyjnych, pobudzenie
światłem o szerokim paśmie, niska
rozdzielczość przestrzenna, wysoka
wrażliwość na kontrast, orientację,
szybkie przesyłanie sygnałów, bez
informacji o kolorze.
• Drobnoziarniste komórki, 2 typy
stożków fotorecepcyjnych, małe
pola recepcyjne, wolno
przewodzące aksony, rozpoznają
opozycje barw.
Kolor, kształt, ruch–odrębne kanały
Najważniejsze prawa percepcji
• Poszukiwanie prawdy ponad pozorami.
Informacje dochodzące do oka bez przerwy się zmieniają w wyniku
zmiany odległości, kąta widzenia i oświetlenia, a jednak widzimy
stabilny świat, złożony z obiektów o określonej kategorii (np. twarzy).
Układ wzrokowy wydobywa z dochodzącego do oka sygnału tylko to, co
istotne, podobnie jak artysta próbujący oddać swój sposób widzenia.
• Abstrahowanie, szukanie istoty, pozwalającej rozpoznać byt.
„The whole beauty and grandeur of Art consists ... in being able to get
above all singular forms, particularities of every kind [by making out] an
abstract idea ... more perfect than any one original.” - John Constable
Sposób tworzenia abstrakcji przez mózg jest centralnym problemem
badań nad mózgiem, sztuka jest próba eksternalizacji tych abstrakcji.
Kolor
W czystej formie: Mondrian.
Mieszany z krawędziami, orientacją przestrzenna: sztuka
abstrakcyjna, bez rozpoznawania obiektów (większy wysiłek).
Kształt: karykatury
Ruch: sztuka kinetyczna
• Próba stymulacji wybranych obszarów układu wzrokowego.
Optymalna stymulacja obszarów V5 reagujących na ruch, z minimalną
stymulacją pozostałych obszarów.
8 praw Ramachandrana
•
•
•
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Czy istnieją „reguły” sztuki pozwalające zrozumieć dlaczego pewne
reprezentacje graficzne wydają się nam piękne i interesujące?
Dlaczego takie reguły pojawiły się w takiej a nie innej formie w
procesie ewolucji?
Jakie struktury mózgu są w to zaangażowane?
Uwypuklanie elementów, różnic, widoczne w sztuce pierwotnej i
karykaturach, wynikające z zasady „wzmacniania różnic”.
Izolowanie pojedynczych modów wzrokowych (kształt, kolor,
kinestetyka), sprzyja większemu skupieniu uwagi.
Grupowanie percepcyjne (Gestalt) pozwalające na segmentację
obiektów od tła i abstrakcyjne relacje podobieństwa.
Wzmacnianie przez kontrast, linię, rysunek, kolor.
Wyzwania dla percepcji, nieoczywiste grupowanie.
Unikanie nienaturalnych punktów widzenia i przypadkowych
koincydencji konturów.
Aluzje i metafory zwiększają zainteresowanie.
Symetria jest atrakcyjna.
Punkty widzenia
Co jest interesujące dla układu wzrokowego?
Naturalne tekstury – łatwe, relaksujące;
złudzenia - trudniejsze, ale intrygujące; złożone - ciekawe.
Statystyka obrazów
Uśrednione obrazy, 100 w każdej kategorii – rozmazana
pamięć? „Voyage without limits” Loyd Henriksen.
Muzyka z obrazów
Czy można komponować muzykę w odpowiednim nastroju do obrazów?
Przykład: fiński metakompozytor Lauri Gröhn:
http://www.synestesia.fi/
„Dlaczego to robię? Chcę pokazać, że w przyszłości komputery będą
komponować nie gorzej niż ludzie ... „
Turku Archipelago, Fog, Sakura – całkiem
interesujące kompozycje!
Czy komputer może „czuć” muzykę?
Greta próbuje ...
Sztuka generatywna
„Generative art” ma swoją stronę w Wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Generative_art
http://www.random-art.org
http://www.solaas.com.ar/dreamlines/p5/
http://www.jhlabs.com/java/art.html
Yuki Terai, śpiewająca animka, jest idolem w Japonii!
http://www.teraiyuki.net/index1.html
Aaron – malarz
Harold Cohen zadał pytanie:
Jakie minimalne wymagania musi spełniać
zbiór znaków graficznych by funkcjonować
jako obraz? Czy da się zakodować zasady
takich znaków w programie komputerowym?
Aaron – malarz
Meeting On Gauguin's Beach,
Olej, 1988
Aaron, with Decorative Panel,
Olej 1992