На площадке «Философского клуба ВИНЗАВОДа» профессор МГУ биолог Вячеслав Дубынин выступил с лекцией о нейроэстетике — новой науке, изучающей искусство с точки зрения мозговых процессов. Из первой части лекции вы узнали, как искусство удовлетворяет базовые потребности человеческого мозга. Во второй Дубынин рассказывает, как искусство эксплуатирует устройство наших органов чувств.
Нейробиолог Семир Зеки в 2002 году предложил термин «нейроэстетика», который описывает биологические основы эстетического восприятия, а затем к нему присоединился Вилейанур Рамачандран. Зеки — фигура значимая, но всё равно достаточно скромная, а вот Рамачандран — это серьёзно: по множествам опросов, он входит в число ста самых выдающихся ныне живущих мыслителей. В 2010 году он написал книгу «Мозг рассказывает», в которой несколько глав как раз посвящены нейроэстетике. То, что Рамачандран сформулировал, можно разделить на четыре слоя, которые в той или иной мере затрагиваются искусством:
В прошлый раз мы говорили о центрах потребностей, а сегодня поговорим о принципах работы сенсорных систем мозга.
Зрение
Как мы смотрим
В середине двадцатого века информацию о зрении собирали с помощью записи на киноплёнку, а сейчас существуют стандартные компьютерные девайсы под названием eye trackers, которые позволяют увидеть, как именно люди рассматривают тот или иной объект. Это жутко интересно и с точки зрения бессознательной сферы, и с точки зрения маркетинга: какой товар привлекает больше внимания? какая реклама? С помощью отслеживания глаза всё это можно объективно оценить. На этих картинках видно, как рассматривают женщины и мужчины вот эти две полуобнажённые фигуры: чем краснее зона, тем дольше там задерживается взгляд.
Вот результат уже маркетологического исследования рекламы памперсов. Здесь видно, что реклама не плоха: прочитали и название, и фирму, и на сами памперсы посмотрели.
А вот пример не очень удачной рекламы: обнажённая девушка рекламирует кроссовки — и то, как рассматривают её мужчины и женщины. Для меня в этой картинке самое удивительное, что женщины всё-таки смотрят на кроссовки — мужчины их совсем не заметили.
Устройство сетчатки
Я думаю, все вы в курсе, что в сетчатке у нас что-то вроде матрицы, которая воспринимает электромагнитные волны — то, что мы называем светом. Есть там один тип палочек, который реагирует на как бы серый цвет, с его помощью мы формируем чёрно-белую картинку. И три типа колбочек: сине-, зелёно- и красночувствительные — с помощью которых организовано наше цветовое зрение. И палочки, и колбочки работают примерно так же, как, например, хлоропласт растений, которые воспринимают свет и потом синтезируют глюкозу. А у нас вместо глюкозы возникают электрические импульсы, которые убегают в головной мозг. И кстати, чтобы наши палочки и колбочки нормально работали, нам нужен растительный пигмент, который помогает зелёным листьям — хлорофилл. Этот пигмент называется каротин, поэтому нам так нужен витамин А. Поэтому у кроликов никогда не бывает плохого зрения! Но это отдельная история.
Мозговые импульсы и кино
Превращение электроволны в импульс, убегающий в мозг — довольно длительное событие с кучей промежуточных реакций. Не пугайтесь, я не собираюсь их описывать. Эти реакции, поскольку их много, развиваются примерно 20-25 в миллисекунду, а потом ещё столько же угасают. То есть в сумме получается 50 миллисекунд на реакцию. То есть реакция даже на короткий зрительный стимул длится одну двадцатую секунды. Это означает, что если мы начнём подавать зрительные сигналы с частотой примерно двадцать раз в секунду (а вообще достаточно даже пятнадцати), то у нас возникнет иллюзия слияния изображения. То есть наши палочки и колбочки очень сложно трансформируют электромагнитные волны в нервные импульсы, это занимает много времени, поэтому они медленные: шестнадцать-двадцать (а лучше двадцать четыре) кадра в секунду — и пожалуйте, эффект кино.
Всё это поняли ещё в девятнадцатом веке, к концу которого братья Люмьер создали аппарат, дававший очень хорошую иллюзию непрерывного изображения. В отличие от всех предыдущих попыток, у Люмьеров плёнка шла не непрерывно, как в магнитофоне, а двигалась рывками. До этого были попытки создать кинопроекторы с непрерывной подачей плёнки, и изображение в них размазывалось. А Люмьер придумали, что нужно продёргивать плёнку: шестнадцать кадров в секунду, одну шестнадцатую кадр стоит, потом продёргивается следующий, и следующий (кстати, чтобы это сделать, они взяли механизм швейной машинки). Так возникла эта чудесная иллюзия и появилось кино.
Если бы наша зрительная система была быстрее, то больше ста лет назад им не удалось бы этого сделать. Само продёргивание киноплёнки — это очень большая нагрузка, почему плёнка в киноаппарате и рвётся иногда. А если бы продёргивать надо было не шестнадцать или двадцать четыре, а сто кадров в секунду, то тогда в конце девятнадцатого века просто бы ничего не получилось — не было бы материалов, выдерживающих эту нагрузку.
Вот кадры одного из первых фильмов «Политый поливальщик» — это, можно сказать, первая комедия. Садовник поливает газон, мальчик наступает на шланг, садовник с недоумением смотрит в дуло шланга, мальчик убегает — и в физиономию садовнику бьёт вода. А потом мальчика ловят и дёргают за ухо.
А когда появился фильм «Прибытие поезда» — это уже была бомба, потому что когда паровоз как будто бы пошёл прямо в зал и люди испытали панику и испуг — стало понятно, что родилось не просто новое искусство, а очень мощное по воздействию искусство.
Палочки, колбочки и импрессионизм
Итак, у нас три типа колбочек и один тип палочек. Палочки исходно возникли для того, чтобы видеть в сумерках, когда не хватает только красного, только синего, только зелёного цвета. Поэтому эволюция придумала интегратор, который объединяет все цвета. Мы как бы жертвуем цветом, чтобы хотя бы что-то видеть в сумерках. А днём работают три типа колбочек, что означает, что на уровне сетчатки мы видим только красный, синий и зелёный цвет. Получается, что оранжевого, или лилового, или цвета мокрого асфальта — нет. Всё это работа нашего внутреннего фотошопа, который с помощью этой иллюзии сообщает нашему сознанию, сколько мы видим красного, синего и зелёного. На самом деле, конечно, красного, синего и зелёного тоже нет, а есть электромагнитные волны разной частоты — но так сразу об этом не стоит задумываться, а то вообще картина мира рассыплется.
О том, что наш глаз видит чистые цвета,стали догадываться ещё в конце восемнадцатого века. Англичанин Томас Юнг, физик, ходил по Лондону и показывал такой фокус. Берём прозрачные стёклышки — красное, синее, зелёное, соединяем вместе — и на их перекрестье волшебным образом получается белый цвет. Тогда и стали подозревать, что что-то тут не то: наверное, мы видим чистые цвета.
В середине девятнадцатого века немец Герман Гельмгольц написал об этом большие книги, эти книги попались молодым французским художникам, которые сказали: о, ничего себе! Мы видим чистые цвета, зачем же мы смешиваем краски на палитре? Так работы Гельмгольца стали одной из основ импрессионизма.
Эти законы оптики в явной форме учитывали пуантилисты, то есть те, кто рисовал точками. Вот эта картина Жоржа Сёра — «Воскресенье после полудня на острове Гран-Жатт» — огромная, и на ней несколько миллионов точек. Он, конечно, использовал не три баночки, а целых двадцать с разными цветами, но всё равно, он ставил то, что мы сейчас называем пикселями.
Сейчас пуантилизм считается одной из вершин человеческого искусства живописи. А поначалу это плохо воспринималось, потому что люди были приучены к гладкому письму. Но в отличие от гладкого письма, подобного рода картины дают совершенно потрясающий эффект, так как ваш глаз всё время немножко по-другому собирает картинку. Вы сдвинулись чуть вправо, чуть влево — и вот уже другие листья, другие волны на воде — то есть всё это живёт. И всё это благодаря тому, что наша сетчатка посылает информацию в мозг «попиксельно», а затем всё это собирается нашим внутренним фотошопом. Очень многие импрессионисты использовали эту технику пуантилизма или, по крайней мере, рисовали чистыми красками.
Нарушения зрения и живопись
Клод Моне был одним из очень долго живших классиков. С возрастом у него начал мутнеть хрусталик и стал работать как светофильтр. Изменилась гамма его красок, гамма картин. Появление вот таких вот жёлтых картин — это результат нарушения работы зрения у Моне.
Всё это очень интересно сплетается: с одной стороны — гений художника, а с другой — какая-то патология, которая в итоге даёт необычную картинку, и мы говорим: «Боже мой, как всё это оригинально».
Зрительная кора и оптические иллюзии
От глаза поднимемся в головной мозг. Зрительный сигнал проходит через несколько уровней обработки, один из них называется таламус. В нём подчеркивается контраст, границы светлых и тёмных участков, и именно результатом работы тех нейросетей таламуса является очень характерная известная зрительная иллюзия. Видны вот тут такие светлые пятнышки? А их нету. Так работают нейросети таламуса.
Но самое интересное, конечно, начинается в коре больших полушарий. Наша затылочная кора занимается анализом зрительных изображений, и, конечно, всегда было интересно: что первым узнаёт эта самая зрительная кора? На уровне сетчатки существют точки — красные, синие, зелёные и серые. А дальше зрительный образ как совокупность этих точек — как же он распознаётся?
Зрительные нейроны и кубизм
В 1970 году работы на кошках показали: первое, что узнаёт зрительная кора — это короткие отрезки прямых линий. В затылочной зоне нашего мозга были обнаружены нейроны, каждый из которых реагирует на линию своей ориентации. Первое, что ловит наша зрительная система — это короткие отрезки прямых под разными углами к горизонту. За это открытие авторы получили Нобелевскую премию, потому что в тот момент было впервые показано, насколько компьютерообразно может работать наш мозг.
При этом эта функция — не результат обучения, а врождённая особенность нейросети. Эти зоны с нейронами, реагирующими на линии разной ориентации, назвали колонками микрочувствительности или микроколонками ориентационной чувствительности. Кому интересно, я рекомендую посмотреть лекции нашего профессора Александра Васильсевича Латанова о зрении.
Кубизм появился на грани восемнадцатого-девятнадцатого веков как попытка нарисовать с помощью прямых линий всё что угодно. Эти картины редко именно нравятся (скорее всего, из-за гаммы), но они безусловно привлекают внимание. Вы входите в зал Пушкинского музея и раз! — ваше зрение поймано этой картиной, потому что ваша первичная зрительная кора говорит: «О! Сколько прямых линий! Я хочу это рассматривать».
Вторичная зрительная кора и портретный жанр
Первичная зрительная кора, которая узнаёт прямые линии, находится совсем на затылке. А спереди от неё — вторичная зрительная кора, где узнаются уже более сложные образы — скажем, геометрические фигуры. Во вторичной зрительной коре рождается объёмное зрение, то есть сравнивается сигнал правого и левого глаза. С точки зрения восприятия искусства очень важно, что здесь распознаются лица. Причём на уровне вторичной зрительной коры узнаётся лицо вообще. Причём так же, как и распознавание линии, узнавание лица для человека — врождённое свойство. Мы ищем в окружающем мире эти сигналы, они для нас значимы, поэтому на любом полотне, на любой картине или на рекламном продукте лицо так привлекательно и обязательно тащит на себя наше зрительное внимание. От зрительных центров сигнал идёт на так называемые зеркальные нейроны, которые распознают эмоцию воспринимаемого лица и сбрасывают её на нас.
Врождённость распознавания лиц можно показать, анализируя мозг младенца. Как только у него глазки перестают в разные стороны разбегаться, где-то на третьей неделе, уже видно, как он узнаёт лицо. Причём младенец ещё в деталях не разбирается, он равно радуется любой физиономии.
СЛУХ
В слуховой системе мы тоже наблюдаем врождённо-заданные варианты очень непростой организации, скажем, улитки. Слуховая кора находится не в затылке, а в височных областях нашего мозга — это легко запомнить, потому что уши по бокам. Здесь есть зоны, которые врождённо узнают видоспецифичные человеческие сигналы, невербальные, не словесные. Плач, смех, крик боли опознаются мозгом человека без какого-либо дополнительного обучения. Это опознавание начинается ещё внутриутробно, где-то с семи месяцев эмбрионального развития человеческий детёныш довольно неплохо слышит и, сидя в животе, уже собирает информацию.
Слуховая кора и ритм
Интересно слуховая система сконфигурирована с точки зрения оценки резонансных звуковых частот. Упорядоченность — один из факторов красоты, это отражено и в зрительной системе тоже. Полоски на ткани или французский парк — всё это здорово и красиво (если без перебора, потому что если что-то слишком упорядоченно, то наш мозг начинает относиться к этому подозрительно).
В музыкальном произведении порядок проявляет себя в очень яркой форме. Октавы обладают кратными частотами, и если смотреть на них в переводе на герцы, то разные октавы формируют геометрическую прогрессию. А внутри каждой октавы существует математический закон, который описывается логарифмической зависимостью. Все ноты имеют математическое обоснование, и с помощью расчётов можно спрогнозировать, какая пара звуков будет созвучна (консонанс), а какая — не очень (диссонанс). Поверить гармонию алгеброй, как у Пушкина, в случае музыки гораздо проще, чем в случае зрительного анализатора — и этим занимается куча народа.
Ещё один вариант упорядоченности — это не упорядоченность тональностей, а упорядоченность ритма. Видимо, вся наша музыка начиналась с ритма. То есть с периодических скачков громкости. У антропологов существует гипотеза, вполне обоснованная, что вообще-то всё начиналось с походов, в которые уходили мужчины за мамонтом. Идти далеко, идти скучно, а давайте возьмём две палочки или там два камня и начнём отбивать ритм в ритме нашей ходьбы. А ритм ходьбы записан в нашем мозжечке, в нашем спинном мозге. И вот уже идти легче, и там мамонта принесли и съели, и вечером вроде делать нечего — а почему бы не постучать опять в эти два камушка? И так со стремления к упорядоченности возникает самая древняя музыка — барабаны.
