کشف غیرمنتظره ارتباط میان جذابیت بصری و سوخت مغزی

بعدی- در حالی که زیبایی اغلب به عنوان یک مفهوم انتزاعی و وابسته به ذائقه فردی در نظر گرفته می شود، یک مطالعه علمی جدید ارتباط شگفت انگیزی را بین جذابیت بصری و میزان انرژی مورد استفاده مغز برای پردازش تصاویر نشان داده است.

بر اساس گزارشی به نقل از سای پست تحقیقات جدید نشان می دهد که درک انسان از زیبایی ممکن است ریشه در نوعی «صرفه جویی بیولوژیکی» داشته باشد. یک مطالعه منتشر شده در مجله PNAS Nexus نشان می دهد که تصاویری که پردازش آنها انرژی کمتری از مغز می گیرد برای چشمان ما زیباتر و دلپذیرتر به نظر می رسند. این یافته ها نشان می دهد که ترجیحات بصری ما ممکن است به عنوان یک مکانیسم تکاملی برای حفظ منابع متابولیک عمل کند.

مغز انسان یکی از گران ترین اندام های بدن است. اگرچه تنها بخش کوچکی از وزن کل بدن است، اما حدود 20 درصد از انرژی روزانه بدن را مصرف می کند. این مصرف زیاد انرژی به سیستم بیولوژیکی فشار دائمی وارد می کند تا منابع خود را به بهترین نحو ممکن مدیریت کند.

جالب اینجاست که بیشتر این انرژی صرف یک حس می شود: بینایی. سیستم بینایی مسئول حدود 44 درصد از انرژی مصرفی مغز است. این بدان معناست که حتی «تماشای دنیا» نیز برای بدن یک عمل بسیار پرهزینه است. هر صحنه ای که می بینیم موجی از فعالیت الکتریکی و شیمیایی در مغز ایجاد می کند که برای ادامه آن به گلوکز و اکسیژن نیاز دارد.

نظریه های تکاملی بر این فرض استوارند که موجودات برای جلوگیری از اتلاف انرژی سازگار می شوند. بنابراین منطقی است که سیستم های بیولوژیکی استراتژی هایی را برای تشویق کارآیی ایجاد کنند. یکی از این راه حل ها «میانبرهای عاطفی» یا اکتشافی عاطفی است. یعنی فرآیندهایی که احساسات مثبت مانند لذت را به پاداش رفتارهای کم هزینه تبدیل می کند.

این تئوری می گوید که اگر رفتاری باعث صرفه جویی در انرژی شود، مغز با ایجاد حس خوب، فرد را به تکرار آن رفتار تشویق می کند. محققان مدت‌ها حدس می‌زنند که شاید این اصل در مورد بینایی نیز صدق کند: یعنی زیبایی ممکن است چیزی جز «سهولت پردازش» نباشد.

ییکای تانگ، ویلیام کانینگهام و دیرک والتر از دانشگاه تورنتو تلاش کردند این فرضیه را آزمایش کنند. آنها این سوال را مطرح کردند که آیا اصطلاح رایج “آسان دیدن” ریشه فیزیولوژیکی دارد؟ فرضیه اصلی آنها این بود که میزان دوست داشتن یک تصویر با هزینه انرژی مورد نیاز مغز برای پردازش آن نسبت معکوس دارد. به زبان ساده: هرچه تصویر «ارزان‌تر» پردازش شود، احتمالاً بهتر به نظر می‌رسد.

برای آزمون این فرضیه، محققان از دو روش استفاده کردند. ابتدا از یک مدل محاسباتی برای شبیه سازی عملکرد سیستم بینایی استفاده کردند. استفاده از مدل های کامپیوتری امکان بررسی فرآیندهای خاص را بدون حواس پرتی روانی فراهم می کند. آنها از شبکه عصبی عمیق VGG-19 استفاده کردند. مدلی که برای طبقه بندی اشیا و مناظر آموزش دیده و ساختار آن از سازماندهی لایه ای قشر بینایی انسان الهام گرفته شده است.

محققان حدود پنج هزار تصویر مختلف از جمله اشیا و صحنه های واقعی را به این شبکه ارسال کردند. سپس، برای هر تصویر، “هزینه متابولیک” مدل را محاسبه کردند. این هزینه بر اساس تعداد نورون های مصنوعی فعال و شدت فعالیت آنها تعیین شد.

تصاویری که نورون های بیشتری را فعال می کنند «پرهزینه» و تصاویری که نورون های کمتری را درگیر می کنند «کارآمد» در نظر گرفته می شوند. پس از محاسبه این هزینه ها، محققان آنها را با رتبه بندی زیبایی شناسی 1000 شرکت کننده انسانی مقایسه کردند. رتبه بندی هایی که در مورد همین تصاویر جمع آوری شده است.

نتیجه یک الگوی واضح و قابل تکرار بود: هر چه تصویر برای شبکه مصنوعی «کمتر» بود، انسان‌ها آن را «خوشایندتر» ارزیابی می‌کردند. یعنی کاهش هزینه پردازش با افزایش لذت بصری همراه بود.

برای اطمینان از اینکه این نتیجه تصادفی نیست، آزمایش با شبکه های عصبی آموزش ندیده نیز تکرار شد. شبکه های آموزش ندیده چنین الگویی را نشان نمی دادند. این تفاوت نشان می‌دهد که اولویت عملکرد از نحوه ساختار اطلاعات بصری در طول یادگیری ناشی می‌شود.

اما مدل کامپیوتری فقط یک شبیه سازی بود. بنابراین، محققان باید بررسی می کردند که آیا مغز انسان نیز چنین رفتاری را نشان می دهد یا خیر. برای این منظور، داده های تصویربرداری مغزی چهار شرکت کننده که تصاویر مشابهی را در دستگاه MRI تماشا کرده بودند، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

در این تحقیق از fMRI استفاده شد. فناوری که تغییرات اکسیژن خون را در مغز اندازه گیری می کند. وقتی نورون‌های یک ناحیه فعال می‌شوند، اکسیژن در آن ناحیه مصرف می‌شود و خون تازه اکسیژن‌شده در آنجا جریان می‌یابد. این تغییرات سیگنالی به نام BOLD ایجاد می کند که نشانگر مصرف انرژی مغز است.

محققان فعالیت این سیگنال را در نواحی مختلف قشر بینایی مورد بررسی قرار دادند: از نواحی اساسی که مسئول تشخیص خطوط و کنتراست هستند تا مناطق سطح بالاتری که مسئول درک چهره ها، مناظر و اشیاء هستند.

نتایج انسانی نیز یافته‌های هوش مصنوعی را تأیید کرد: در بیشتر مناطق بصری، هر چه فعالیت متابولیک بالاتر باشد، رتبه زیبایی گزارش‌شده کمتر است. یعنی تصاویر «گران قیمت» کمتر دلپذیر بودند. این ارتباط در مناطق سطح بالاتری که پردازش اطلاعات پیچیده تری را انجام می دهند قوی تر بود.

محققان این نتایج را به عنوان نشانه ای از “انرژی متوسط” در سیستم بینایی تفسیر می کنند. مغز به دنبال نوعی “تعادل طلایی” است: تصویری که اطلاعات کافی را منتقل می کند، اما آنقدر پیچیده نیست که پردازش آن هزینه زیادی داشته باشد. بنابراین زیباترین تصاویر آنهایی هستند که محتوای غنی را با کمترین قدرت پردازشی ارائه دهند.

این یافته با تئوری «امکانات پردازش» در روانشناسی همخوانی دارد. نظریه ای که بیان می کند که هر چه اطلاعات سریعتر و آسان تر پردازش شود، پاسخ عاطفی مثبت تری ایجاد می کند. اکنون این تحقیق نشان می دهد که این سهولت نه تنها روانی نیست، بلکه یک واقعیت فیزیکی و متابولیکی نیز هست.

این تحقیق همچنین نشان داد که همه قسمت های مغز از این الگو پیروی نمی کنند. به عنوان مثال، شبکه حالت پیش فرض (DMN) که با رویاپردازی و تفکر همراه است، گاهی اوقات با فعالیت بیشتر لذت بیشتری نشان می دهد. این نشان می‌دهد که شاید بخش‌های شناختی مغز از “درگیری ذهنی” لذت می‌برند، در حالی که سیستم بینایی بیشتر بر کارایی متمرکز است.

با این حال، مطالعه محدودیت هایی نیز دارد. این تحقیق بر پردازش سریع و شهودی متمرکز بود، نه بر تأمل طولانی در آثار هنری پیچیده. نگاه کردن به یک دیوار سفید بسیار کم هزینه است، اما اکثر مردم آن را زیبا نمی دانند. بنابراین، محرک باید دارای حداقل سطح جذابیت باشد تا اصل اثربخشی را فعال کند.

مسیرهای آینده برای تحقیق شامل آزمایش علیت است: اگر تصاویر به طور مصنوعی “گران تر” یا “کمتر گران تر” شوند، آیا زیبایی آنها تغییر می کند؟ همچنین بررسی حواس دیگر مانند شنوایی می تواند نشان دهد که «سهولت شنوایی» نیز معادل بازدهی شنیداری است.

در مجموع، این تحقیق شواهد جدیدی ارائه می دهد که زیبایی فقط یک ساختار فرهنگ یا سلیقه نیست، بلکه ریشه در مکانیسم های مدیریت انرژی مغز دارد. ما به طور طبیعی به سمت تصاویری جذب می‌شویم که نسبت به بودجه متابولیک مغز ما «مهربان‌تر» هستند.