文章来源：人类行为密码
编语：艺术是发现真实，还是发明真实？所有的认知都与我们的感官发育和神经系统演化有关，“真实”对应着我们的特定感官结构和大脑认知特性，只有在发明中我们才能获得自由。艺术的核心就是用不同的方式和角度去感悟和呈现外界，这就是所谓艺术创造性。是艺术的创作自由，让艺术获得了真正的价值。
此文系作者于年11月在金观涛老师主持的中国美院中国思想史与书画研究中心一次学术会议上的发言，由该中心的王嘉颖同学依据录音整理，已收录在《中国思想史与书画教学研究集》(第七辑)，该书即将由中国美术学院出版社出版。本文经作者授权发表。
大家好，我很高兴能到中国美院跟各位做这样一个分享。今天报告题目是:ArtfromaNeurosciencePerspective，从脑神经科学的视角看艺术。
Figure1《艺术三万年》
这是我今年刚译完的一本书，是英国的费顿公司（PHAIDON）的《艺术三万年》（YearsofArt），这是一本按编年史方式编写的世界艺术史。本书介绍的第一件作品是三万年前在德国一个叫Hohlenstein-Stadel的洞穴中发现的猛犸象牙狮头人身雕刻。
Figure2德国Hohlenstein-Stadel狮头人身猛犸象牙雕刻
第二件作品是一个彩绘的石灰石维纳斯雕像，来自奥地利的Willendorf，距今大概两万五千年。
Figure3奥地利的Willendorf彩绘石维纳斯石雕
全书共介绍了世界各地的个作品，时间从三万年前一直跨越到20世纪末。下图是书中的部分作品。
Figure4《艺术三万年》作品
第一排的作品最古老，第一、第二个就是上面介绍的德国猛犸象牙雕和维纳斯石雕，第三个是公元前年前西班牙的Altamira洞穴壁画，第三个是公元前年前的罗马尼亚赤陶雕塑，第四个是公元前年伊拉克的Samarra彩碟，最后一个是公元前年前意大利的十字架型女性雕塑，非常抽象写意，材料是大理石。
中间这层也很古老，第一个是公元前年前埃及的一个石灰岩雕塑，即便以现代标准看也算很具象和写实。第二个是现藏于纽约的一个希腊大理石雕刻作品，时间是公元前年。下一个是公元前年前希腊的彩陶黑像画，再下一个是公元前年前塔吉克斯坦用*金制作的二轮战车，最后一个是公元前年意大利的亚历山大马赛克壁画。
第三排是较为近代的作品，第一个是文艺复兴时期的宗教绘画（《哀悼基督》，意大利，公元年），第二个是伊朗的建筑马赛克装潢艺术米哈拉布神龛（公元年）抽象作品。后面三个作品，实际上在探求艺术的科学问题，特别是最后的那个光谱艺术（Fall,BridgetRiley,），研究是人类视觉真实性问题。
从三万年以来的宏观艺术史演化角度来看，“什么是艺术？”，这是每一位艺术工作者都应该思考的一个问题。
Figure5Fountain,MarcelDuchamp,Dada,,France
如果我们用“美”来定义艺术，那么，杜尚的作品《泉》可以算作艺术么？它显然已经不能用“美”来定义了，该作品已然成为现代观念艺术的代表。
我们来看看下面这张图片，这是艺术么？
Figure6HCP大脑神经连接
这是一张经过染色处理的大脑核磁共振图片，展示的是人的大脑神经白质结构，即大脑信息传递的高速公路。下一组图是美国“人类大脑神经连接组项目”（TheHumanConnectomeProject,HCP）的图片，从大脑神经连接网络的各个角度拍摄而得:
Figure7TheHumanConnectomeProject,HCP：大脑神经连接组
在我看来，这些都非常艺术，是种很独特的艺术。
艺术与科学之间真有巨大而不可跨越的鸿沟么？同一物体给人以物质还是艺术的观感其实取决于我们的观察角度。比如大脑切片会给你非常物质的观感，但大脑的神经网络却会给人以十分艺术的观感，如下面这两张图。
Figure8大脑的物质性和艺术性
左边的非常物质，右边的十分艺术，所以不仅是艺术中有科学，科学中同样也有艺术，两者之间其实没有严格的鸿沟。
对艺术和科学的感知与人类大脑左右半球的分工很有些联系。RogerWolcottSperry先生是一位美国神经心理学家，他与另外两位重要的脑神经科学家DavidHubel和TorstenWiesel（下面会专门介绍）共享了年的诺贝尔生理学医学奖。他的贡献就是关于大脑左右半球功能差异的研究。简单说，人的左右半球是有分工的，右脑更多与情感、艺术和创造性关联，而左脑更多与推理、数字和科学思维关联，如下图所示。
Figure9大脑左右半球功能差异
最近上海大学林风生老师出了本书，叫《名画在左，科学在右》，也是研究科学和艺术间的关系。
艺术的物理生物层面都包括哪些要素？大约就是下图中的颜色，构形、线条、对比、形状和运动等。
Figure10艺术6要素
而这些要素恰恰也是脑神经科学家所关心的东西。他们要研究视觉、颜色背后的机制究竟是什么？线条、形状在大脑中是如何被建构的？动感在大脑中是如何形成的？简而言之，科学和艺术所研究的对象都是相同的。
举个例子说，下面这张图是16世纪意大利画家GiuseppeArcimboldo的一个作品，看上去似乎就是个普通的鲜花水果篮子，但如果我们把它调转度，就会发现它原来是一幅人物肖像画：
Figure11GiuseppeArcimboldo:Reversals
从这个例子中，我们会发现一个重要的脑神经学的图像识别机制，即图像识别其实与我们的观看角度有关。对于图像识别而言，并不是有了相同的信息就可以得出相同的图像感知，信息相同，但如果这些信息的呈现方式不同（比如转动一个角度），那么大脑对信息的建构方式就会不同，就会得到不同的图像。这种建构机制，其实与艺术审美关系极大。
年纽约大学心理学教授PeterThompson发现，同一张照片正着放和倒置放对人会产生完全不同的心理观感，他的研究可以用“撒切尔效应”来概括，即人们对撒切尔夫人的照片正放和反放会产生全全然不同的心理感受。
Figure12撒切尔效应
这是一张前几年风行网络的图片。图中这个叫Adele的女孩的脸一个朝上，一个朝下，两者含有的信息完全一致，但颠倒了度。显然，这两张图片所引起美、丑感受是截然不同的。单看左边这张图，你心想这一定是位美女，但倒过来一看，你一定会被吓着。实际上图像识别并不简单，并不是在二维平面上含有的信息点相同，就能构成唯一的图像识别。图像识别与角度关系密切，下面会详细介绍。
美国哥伦比亚广播公司节目“60分钟”的著名女主持LesleyStahl于年做过一期有趣的节目,内容是脸盲现象。脸盲症（prosopagnosia，又称面部识别缺失症，在美国大约有2%的人群在不同程度上患有此病）病人丧失了或具有较低的人脸识别能力，他们甚至无法识别自己的亲人。这个现象是在二战期间发现的，当时有些士兵从前线回家后，竟然认不出自己家人。
Figure13脸盲症
当Lesley采访脑神经科学家Sacks博士时，Sacks博士给她看了一组倒置的人物照片，大多是美国人人皆知的各界名人，可Lesley一个也认不出。当Sacks博士将把照片反转过来后，Lesley才发现她个个都认识，其中有一个竟然还是她的女儿。可见面部识别的背后大有学问。
脑神经科学家已经弄清了大脑中负责面部识别的功能区，这个区域叫“梭状回”（fusiform），请见下图中*色箭头所指区域，这是一个梭型体，专门负责大脑的视觉识别。
Figure14梭状回Fusiform
《艺术三万年》中介绍了一位英国光效艺术家BridgetLouiseRiley，她和另一位艺术家HarryThubron一起专门研究美学的形式要素，特别是眼睛如何感知空间形式。她对什么是“视觉真实”极为关心，创作了许多能让人产生视幻觉的图像，这些图像乍看是静止的，但是随着眼睛在画面上的下意识运动会产生动态的感觉。下面是她的两幅作品。
Figure15BridgetLouiseRileyOpArts
这些艺术家其实在探讨人类视觉的大脑神经学机制，不过他们的研究手段与脑神经科学家很不同，他们虽没有办法像科学家那样用科学实验的方式去研究，但是的确付出了许多努力。脑神经科学家现在已经弄清了负责视觉动感的大脑神经区域叫中颞视觉区（MTvisualarea）。
其实，对同一对象完全可以有不同的呈现方式，这就叫建构。下图是《艺术三万年》中的另一幅作品，是艺术家Jasperjohns于年创作的一个作品，名字叫《地图》，看上去很像一幅美国地图。
Figure16Jasperjohns：Map
有评论家认为，这不是真正的“地图”，而是对“美国地图”的一种艺术表现，描绘的对象是地图而非地球。可Jasper说，我表现的不是地图而就是美国，我的作品本身就是一幅地图。传统地图制作者的呈现方式与我的方式间并没有本质区别，他们制作的地图是对地球的一种呈现，而我的艺术作品也是对地球的一种呈现。同一个对象可以用不同方式来呈现，我和他们不过是处于不同的精神（脑神经）状态。所以，这些不同的描述方法本质上都是对客观现实的呈现。地图本是一种科学呈现手段，但在Jasper那里，艺术呈现和科学呈现是等价的。
现在我们来看一个相反的情形。有位名叫GregDunn同学于年读完美国宾州大学脑科学博士后，开始尝试一种全然不同的生涯。当他的同学们正忙着在显微镜下试图弄清脑神经细胞的内部结构时，他却试图用画笔在画布上去表现这些脑神经结构，试图以其独特方式来展现脑神经网络的美。
Figure17GregDunn:大脑神经元结构
上面这幅图是他绘制的脑神经元结构，有树突、轴突以及神经元之间的连接突触。有意思的是，他还在图中左下角模拟中国国画盖了个印章。这虽是脑神经科学家的创作，但其艺术性并不比许多艺术作品低。
科学跟艺术之间的互动，在国际上已经发展出一门专门的学问，叫神经美学（Neuroaesthetics）。在这个领域有两位先驱人物。一位是英国伦敦大学的SemirZeki教授，另一位是加州圣地亚哥大学的印度籍美国人Ramachandran教授。
Figure18Prof.SemirZeki
Figure19Prof.Ramachandran他们写了不少专业文章，也出了一些书，其中的两本著作如下：
Figure20InnerVisionbySemirZakiandTheTell-TaleBrainbyRmachandran
神经美学所研究的问题，实际上是要搞清楚大脑各个区域的结构及其所对应的脑功能。他们想知道，是否能够从各个艺术门类中提炼出美学的普适规则？审美经验是否能用某种公式来表现？此外，我们在审美中获得了快感是如何产生的，它们与大脑演化过程中的刺激反应回馈系统有什么关系？比如，吃到美食时会产生愉悦感，避开敌人后会感觉很开心，神经递质在其中扮演了什么角色？所有这些是否与我们的审美有关？
神经美学研究者还研究很多脑损伤病历。研究脑损伤是脑神经科学家研究大脑的重要途径之一。大脑在受到损伤后会改变脑神经网络的连接方式，会导致患者产生许多奇妙的变化。有些患者在大脑受到创伤后可能会变成所谓的“学者症候群患者”（savantsyndrome），记忆力突然变得超强，特别是情景记忆能力，如像相机一般，看一边就能记住。其中最著名的一位，是电影《雨人》中主人翁的原型人物KimPeek，他出生时因巨头畸形导致小脑受损，导致胼胝体发育不全，链接两个大脑半球的神经束完全缺失，但这反而使得他获得了非凡的记忆力。据说他读书时每页只需要约10秒钟，而且可以将读到的东西都记下来，其内容从历史、文学、地理、数字到体育、音乐和年代。在他的记忆中存储着约1.2万本书，对年内的文献资料了如指掌。
我们再回过头来谈Zeki教授，他的一句名言是：“...theartistisinasense,aneuroscientist,exploringthepotentialsandcapacitiesofthebrain,thoughwithdifferenttools.”（艺术家在此意义就是神经科学家，他们在探索大脑的能力和潜力，不过使用的工具有所不同。）
脑神经美学研究者所使用的工具有多种，最常用的手段包括脑电极图、MIR（核磁共振）和大脑损伤研究。
他还说，“引起审美经验的机制只能从脑神经科学中获得根本的理解，我们现在已经获得了这种理解能力。”他讲大脑的视觉有两个重要的能力，一个是所谓“不变性”（Constancy），另一个是所谓“抽象性”(Abstraction)。前者是说大脑具有一种把握事物稳定特性而忽略易变成份的能力，后者是讲大脑对外界信号刺激具有一种根据实用原则抽取认知规则的能力。其实这两者说的基本是一回事，不过角度不同。他还说，即所谓艺术就是把大脑里的抽象过程外置化，将其表现在媒介上。或者说，艺术就是大脑里的不变性的外部投射。他的这个讲法我看有些偏颇，这对抽象艺术也许成立，但对于具像艺术而言并不适用。艺术表现的方面很多，并不只是把大脑的思维抽象物表现出来，或仅仅为了表示不变性或对外部刺激进行抽象。他倒是问了一个很好的问题：当我们在观看抽象艺术和观看具象艺术时，我们的大脑神经行为模式到底有什么不同？（后来还真的有人做了这个实验）
他对模糊性所做的分析也很有意思。什么叫模糊性？我们先来看看下面这个图：
Figure21NeckerCube
这就是著名的内克多面体。中间这个立方块可以处于两种状态：一个是左边的状态，即从正前方看过去的状态，另一个是右边的状态，即从右上方往左下方观看的状态，也就是说，内克立方体具有两种不同的状态，或者说具有某种“模糊性”。
可是按照Zeki的说法，脑神经科学家所理解的模糊性跟字典中说的模糊性并不是一回事。对脑神经科学家而言，被观察物的状态取决于你的意识状态，当某种意识状态占据你的意识舞台时，被观察物就呈现A状态，当另一种意识占据你的意识舞台时，被观察物就会呈B状态。其实A、B两种状态都是很确定的状态，并不存在什么“模糊性”。换言之，同一被观察物可以具有多个确定状态。这听上去很象量子观测的情形。
加州圣地亚哥大学的拉马钱德伦（Ramachandran）教授是神经美学研究的另一位先驱。他是位非常博学和风趣的教授。他将神经美学归纳成8个法则。第一个是所谓峰移效应（Peakshift）。例如在训练老鼠吃食时，在老鼠前面装两个按纽，一个方形，一个长方形，按方形的不出食，按长方形出食，老鼠很快就掌握了窍门，每次都按长方形的按纽。下一步把方形按纽拿走，换成一个比现有长方形按钮更加“长方”的按钮，结果老鼠不去按早先记住的按纽，而是按那个新的更为长方的按纽。也就是说，老鼠在学习过程中学到的，并不是具体那个长方形按纽，而是学到了“长方性”。这就是老鼠按新按钮找食吃的原因。峰移法则的另一个例子可以用下面这幅尼克松主题的漫画来说明，漫画家将尼克松面部的某些特征加以放大，增加了漫画的艺术性。
Figure22NixonCartoon
第二个法则是“抽取法则”（Isolation），即将物体的特征提取出来进行描绘而非对物体进行写实性的具象描绘，比如对物体的轮廓勾画就比一张彩照更具艺术性。第三个法则是“要素组合法则”（Grouping），意思是说，好的艺术作品要能给观者以想象力空间，能让观者通过想象把画面上的相关要素进行有意义的组合。第四个法则是“对比法则”（Contrasting），说的是大脑视皮层对同质均匀的色彩的反应远不如对有色彩梯度差异的反应强烈，所以好的艺术作品应该具有良好的色彩梯度对比。省略第5、6、7三个法则，说说第八个“对称法则”。在生物演化中，非对称大多与疾病和伤残有关，自然会让人产生不愉悦的感觉。匈牙利画家T.K.Csontvary年创作了一幅油画叫《老渔夫》（TheOldFisherman），见下图：
Figure23T.K.CsontvaryOldFishman,
该作品中的人物性格非常复杂，经分析，渔夫的左脸和右脸其实是不对称的，如果我们分别取左右半边脸做镜像对称后合成一张脸，我们就会得到以下两幅画：
可见，左脸的镜像看上去是位非常温和的老人，而右脸的镜像看上去却是相当阴险。这里是利用了人脸的不对称性来表现人物复杂的内心世界。
上个世纪的30年代有位叫MaksymilianFaktorowicz（绰号MaxFactorSr.）的美容师利用对称性大做生意，设计了一个叫美容千分尺（beautymicrometer）的装置，套在头上测量脑袋和脸蛋哪里不对称，算是把这个美的“对称性法则”运用到了极致。见下图：
Figure24MaxFactorSr.的美容千分尺
某些神经科学家更加前卫，他们试图在大脑里面找到美的模块。有些脑神经科学家干脆试图找到大脑中与审美创造性有关的神经网络（包括内侧前额叶皮质、后扣带回皮层、楔前叶（Precuneus）和颞顶联合区）。他们通过实验（大脑功能造影）发现画家在观看艺术品时大脑中相关区域的活动程度明显比常人要高（见年NicolaDePisapia等人的《大脑视觉创造功能网络》研究,