欣赏美的事物时,为什么会有「心灵碰撞」的感受?

人对美的事物的认知，能用科学解释吗？

This Is Not Tina，CMU心理学博士在读,香港大学(一等荣誉)学士

这个问题很有意思，也很宏大。如果我的理解没有大的偏差，这个问题直指神经美学（Neuroaesthetics）的研究方法。这是一个相对比较新的研究领域，在此斗胆一答，抛砖引玉。

（我是不会告诉你文末有彩蛋的）

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科学对于审美的研究主要集中在以下三个问题。

1. 主观的审美体验是否可以用科学方法来研究？

如果你问一万个人关于这个问题意见，这些意见会大致正态分布在以下这个 continuum 上。

完全不可以———可能不可以———可能可以———当然可以

有的人会说，用科学研究艺术非常困难，就算可以有科学的解释，也会破坏艺术的美感。

但是，也有科学家可以肯定地告诉你，审美是可以被科学研究的（Palmer，2013）。如果是这样的话，那么接下来这个问题就很关键了。

2. 如何用科学的方法研究对美的认知？（阅读和理解这一部分至少需要 5 分钟）

这个问题比较有争议，这其中方法论上的大部分分歧，个人觉得在哲学层面居多。

还原论（Reductionism） 整体论（Holism）

Ａ．还原论认为：研究高级与复杂的系统，应将其分解为低层的、简单的组成元素来研究。

在神经美学研究领域，研究一幅画的时候，首先可以简单而精确地将其还原成大脑对于感官信息的自下而上加工（Livingstone, 2002）

注：以下讨论中的例子仅限于视觉领域。

A1: 视觉加工阶段

明度 视网膜的感光细胞接受光线后转为视网膜神经节细胞的动作电位之后进入视觉皮层

线条、边缘与朝向 初级视觉皮层在符合这些属性的一定条件下反应最强烈（Hubel & Wiesel, 1959）

色彩 我们已知视觉皮层 V4 与色彩有关，但还不清楚 V4 对色彩的具体运算。另外 V4 也参与一些中级视觉，比如形状知觉与深度知觉的加工。很早之前曾被告知 V4 是视觉研究者的坟墓，现在想来这句话不是不无道理的。有兴趣的同学请移步这篇综述, Roe et al. (2012）

空间频率 物理光学上， 空间频率指每毫米具有的光栅数。视觉知觉上，我们对空间频率的感知也与观察者的距离有关。并且空间频率的加工在大脑半球有着不同的空间频率选择性，e.g., 右半球偏好低空间频率，左半球偏好高空间频率信息)

如果画中有人像，那么我们也可以通过观察此时大脑中的面孔识别区域的活动变化 Freiwald et al. (2012)就曾在猴子的 face patch 的记录中发现不同的神经元对卡通人脸的不同 feature dimension 有 tuning 反应

A2: Beyond 视觉加工阶段

从枕叶到颞叶进行的自下而上的视觉信息加工，接下来关键的一步，便是与额叶的负责注意和情感的脑区进行信息传输，引发观赏者的情感体验（Kawabata & Zeki, 2004; Kandel, 2016）

对美的认知伴随着脑中的多巴胺系统的激活，多巴胺的分泌让观赏者觉得身心愉悦。

还有一些情感体验较为复杂，或多或少与内啡肽、血清素、催产素、肾上腺素、乙酰胆碱中一种或多种神经递质的分泌相关，原理不一一赘述。

不过，近些年来随着脑成像技术空间分辨率的提升，也有研究发现这些与情感加工相关的脑区其实与大脑中的"默认网络"（Default Mode Network）多有重叠（Vessel et al., 2012, 2013)。当我们欣赏艺术的时候，与我们不关注外界刺激时大脑基线状态差不多？ 虽然听起来有些反直觉，但其实也不难理解。当我们不被外界打扰，进行自我认知、情绪监测、甚至是放空做“白日梦”的时候，默认网络会被激活。尤其是自我认知中的自传体式记忆，大概就是一些好的电影或者歌剧能够让我们经历并感同身受的吧。

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说了这么多原理，还没说道最让我惊叹的事。那就是，早在 20 世纪视觉神经科学家着手了解视觉认知的神经机制之前，很多艺术大师早已深谙这些原理。

比如野兽派大师马蒂斯，早已知道运用不协调的颜色、不按常理的配色在绘画中表达狂热的情感。下面黑白色的版本是我自己做的，瞬间”性冷淡“。

原创图片系列 （严禁盗图或转载）

达利也是视觉高手，将空间频率的概念玩转地非常妙。

这幅 Gala Contemplating the Mediterranean Sea，远距离看小图，是林肯的画像。但是近距离放大一看，啊，有裸女（而且是达利的妻子加拉）

原创图片组合系列 （严禁盗图或转载）

先举这两个例子，不过瘾的同学可以移步之前另一个回答：神经美学（ neuroaesthetics ）在目前为止有哪些有趣的研究成果？

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Ｂ．整体论反驳：将一个复杂系统打碎成为它的组成部分的做法是行不通的，总体大于局部之和，因此我们应该以整体的系统论观点来考察事物。

这一类的神经美学研究者，认为美的体验不仅仅是大脑自下而上对感官信息的加工，而更多是一种自上而下的解读与构建。美的认知所唤醒的回忆与触发的天马行空想象，不是简简单单用大脑中的感官加工脑区、奖励回路、记忆系统等来单独解释的，而是这些系统之间的交互联接形成的一种“涌现”状态（emergent property）。换句话说，审美在这些脑区在联接与交互中涌现，而这种美得认知并不存在于任何单个要素当中，而是这些要素形成更高层次的时候才表现出来。

听起来是不是有点玄乎？其实在写这篇回答之前的很长一段时间内，我甚至以为整体论的观点在操作层面等同于与对艺术的不可知论。

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进化与文化含义

也许对美的认知，不仅是生理产物，更是一种文化产物。Zaidel （2010）认为，美与艺术不仅与进化相关，也与我们的复杂文化符号与语言交流相关。我很同意这个观点，但是所受的科学训练让我尽可能的希望遵循还原论的方法进行实证研究。

图片出处： Zaidel (2010)

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3. 接下来的问题，从科学角度说，美的认知是不是有一些共性呢?

定义美的共性，这是让视觉科学家比较为难的一个问题。这类的尝试也不是没有，比如神经美学的开山鼻祖 Semir Zeki 曾提出了两条原则：知觉恒长以及抽象原则（Zeki, 2001）

3.1 Semir Zeki's laws of the visual brain

3.1.1 Constancy 知觉恒长

在不同角度、距离、和光线条件下，同一物体在我们视网膜落下的物理属性有很大差异。但是我们强大的脑补能力能够纠正并将其还原成这一物体本身的形状。 说的反直觉一点，作为观察者，我们的大脑无时无刻不是将同一场景或物体看了"两次"。

第一次是自下而上的“看”的过程，从视网膜开始，到初级和中级视觉皮层，再到颞叶的高级视觉皮层以进行物体识别（bottom-up processing）。另一次“看”的过程，是自上而下对第一次“看”的结果进行猜测与重新解构的过程，从高级视觉皮层对物体的初步认知回溯到中级以及初级视觉皮层（top-down processing），影响我们对于事物的解读。

这两次"看"的过程发生的非常快，快到正常人在一般情况下几乎无法感知。

这两种"看"的区别，有两种方法可以区分。

- 某些视错觉，比如又可以看成鸭子又可以看成兔子的"两可知觉"，展示出大脑的视觉猜测依赖于第二次“看”

- 某些脑损伤病人，在 Oliver Sack 的书有描述，我也有幸见到过这类病人（身处 neuropsychology lab 的福利），无法识别在特殊角度或背景下的日常物体。

3.1.2 Abstraction 抽象原则

基于我们大脑的选择性注意以及记忆的遗忘，我们不可能记住出生以后每一分每一秒经历的所有视觉场景。不可避免的，大脑需要进行抽象加工。那我们的大脑怎样进行抽象加工的呢？

视觉研究中有一个领域叫 "视觉心像（visual imagery）"，简单的说，你在脑海中回想一位故人的音容笑貌的时候，此时所发生的便是视觉心像。视觉心像和真实视觉图像比起来，是较为模糊的（比如你就是不能闭眼数清斑马条纹），在想象复杂事物的时候视觉心像遵循着抽象的原则。

（拓展阅读：想象过程的大脑运行机制是怎样的，是大脑的哪些部分被激活？ - 知乎）

举个例子吧，毕加索的中后期作品中大量运用抽象原则，一方面让人回味无穷，另一方面甚至引发了如此疑问： "为什么毕卡索的画越画越不像却越来越值钱？"

作为视觉研究者，斗胆抛出一个解释：毕加索画中的抽象、变形、与碎片化处理，与我们的视觉心像有着相似的特点。（本来也是无法证伪的假设，如果你觉得不靠谱，我也很乐意承认这只是一个猜想）

原创图片组合系列 （严禁盗图或转载）

Zeki（2001）总结的以上两条原则的主要适用于艺术，而另一位著名神经科学家 Ramachandran 总结了八条定律，理论上适用于任何美的事物。

3.2 Ramachandran's eight laws of artistic experience

3.2.1 Peak shift principle （峰值漂移）

3.2.2 Isolation （分离法则）

3.2.3 Grouping（格式塔组织原则）

3.2.4 Contrast（对比性）

3.2.5 Perceptual problem solving （知觉问题解决）

3.2.6 The generic viewpoint （通用视角）

3.2.7 Visual metaphors （视觉）

3.2.8 Symmetry（对称性）

除了第一条，其余七条相对比较简单易懂，有兴趣的读者可以参考 Ramachandran 亲自讲解 Laws of Visual Aesthetics 的视频资料：https://www.youtube.com/watch?v=Lmg9dZTypa4

补充：

关于第一条 Peak shift principle （峰值漂移），再举个直观的例子吧。 这条审美原则说的是艺术能够夸张显现物体的特征, 增强大脑加工此物体的脑区活动。比如之前提到的 Freiwald et al. （2012）在猴子的 face patch 的记录中发现不同的神经元对卡通人脸的不同 feature dimension 有 tuning 反应的实验。

彩蛋：

既然你也看到最后了，给个彩蛋吧。（微笑脸）

显然，毕加索也懂得峰值漂移的道理。以下图片中有他的诸位缪斯及其对应的"峰值漂移"脸。（你知道哪些是他的妻子，哪些是他的情人吗？逃～）

图片来源：Livingstone (2009)https://www.youtube.com/watch?v=338GgSbZUYU

Tina 敬上

申明：本文作为我个人的知识体系总结，未经允许，严禁转载。

并谢绝付费转载。

参考文献

Freiwald, W. A., Tsao, D. Y., & Livingstone, M. S. (2009). A face feature space in the macaque temporal lobe. Nature neuroscience, 12(9), 1187-1196.

Hubel, D. H., & Wiesel, T. N. (1959). Receptive fields of single neurones in the cat's striate cortex. The Journal of physiology, 148(3), 574-591.

Kawabata, H., & Zeki, S. (2004). Neural correlates of beauty. Journal of neurophysiology, 91(4), 1699-1705.

Livingstone, M. (2002). Vision and Art: The Biology of Seeing (New York: Harry N. Abrams). Inc. Publishers.

Palmer, S. E., Schloss, K. B., and Sammartino, J. (2013). Visual aesthetics and human preference. Annu. Rev. Psychol. 64, 77–107.

Roe, A. W., Chelazzi, L., Connor, C. E., Conway, B. R., Fujita, I., Gallant, J. L., ... & Vanduffel, W. (2012). Toward a unified theory of visual area V4. Neuron, 74(1), 12-29.

Vessel, E. A., Starr, G. G., & Rubin, N. (2012). The brain on art: intense aesthetic experience activates the default mode network.

Vessel, E. A., Starr, G. G., & Rubin, N. (2013). Art reaches within: aesthetic experience, the self and the default mode network. Frontiers in neuroscience, 7, 258.

Zaidel, D. W. (2010). Art and brain: insights from neuropsychology, biology and evolution. Journal of Anatomy, 216(2), 177-183.

Zeki, S., & Nash, J. (1999). Inner vision: An exploration of art and the brain (Vol. 415). Oxford: Oxford University Press.

Zeki, S. (2001). Artistic creativity and the brain. Science, 293(5527), 51-52.

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