تحقیقات تازه فاش کرد: زیبایی بر عملکرد مغز اثرگذار است

به نقل از بهداشت نیوز و سای پست، پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهد که درک زیبایی در انسان ممکن است به نوعی «صرفه‌جویی زیستی» مرتبط باشد. تحقیقی که در نشریه PNAS Nexus منتشر شده است، نشان می‌دهد تصاویری که مغز انرژی کمتری برای پردازش آن‌ها نیاز دارد، در نظر ما زیبایی بیشتری دارند. این نتایج می‌تواند به این معنا باشد که سلیقه‌های بصری ما به عنوان یک روش تکاملی برای حفظ منابع متابولیک عمل می‌کند.

مغز انسان به عنوان یکی از پرهزینه‌ترین اعضای بدن شناخته می‌شود. با وجود اینکه فقط درصد کمی از وزن کلی بدن را تشکیل می‌دهد، تقریباً ۲۰ درصد از انرژی روزانه بدن را مصرف می‌کند. این مصرف بالای انرژی فشار رو به جلویی به سیستم زیستی وارد می‌کند تا منابع خود را با حداکثر کارایی مدیریت کند.

به طرز جالب توجهی، بخش عمده‌ای از این انرژی بر روی یک حس متمرکز می‌شود: بینایی. سیستم بینایی مسئول حدود ۴۴ درصد از مصرف انرژی مغز است. به عبارت دیگر، «مشاهده جهان» از دیدگاه بدن یک عمل به شدت پرهزینه است. هر تصویری که مشاهده می‌کنیم، باعث ایجاد یک سری فعالیت‌های الکتریکی و شیمیایی در مغز می‌شود که برای ادامه خود به گلوکز و اکسیژن نیاز دارد.

تئوری‌های تکاملی بر این اساس بنا شده‌اند که موجودات زنده برای جلوگیری از اتلاف انرژی سازگار می‌شوند. از این رو منطقی است که سیستم‌های زیستی راهکارهایی برای افزایش کارآمدی ایجاد کنند. یکی از این راهکارها، «میان‌بُرهای عاطفی» یا affective heuristics است؛ فرآیندهایی که احساسات مثبت همانند لذت را به پاداش رفتارهای کم‌هزینه تبدیل می‌کنند.

این تئوری بیان می‌کند که اگر یک رفتار انرژی را صرفه‌جویی کند، مغز با ایجاد حس خوشایند، فرد را به تکرار آن عمل ترغیب می‌کند. محققان مدت‌ها بر این باور بودند که ممکن است این اصل در مورد بینایی نیز صدق کند: به عبارت دیگر، زیبایی شاید چیزی جز «سهولت پردازش» نباشد.

ییکای تانگ، ویلیام کانینگهام و دیرک والتر از دانشگاه تورنتو در تلاش بودند تا این فرضیه را آزمایش کنند. آن‌ها سؤالی را مطرح کردند که آیا عبارت رایج «دیدنش راحت است» ریشه‌ای فیزیولوژیک دارد؟ فرضیه اصلی آن‌ها این بود که رابطه‌ی عشق به یک تصویر به میزان انرژی صرف‌شده توسط مغز در پردازش آن نسبت معکوس دارد. به عبارت دیگر، هرچه یک تصویر «ارزان‌تر» پردازش شود، بیشتر احتمال دارد که زیباتر تلقی شود.

برای آزمایش این فرضیه، پژوهشگران دو روش تحقیقاتی را به کار گرفتند. ابتدا از یک مدل محاسباتی برای شبیه‌سازی عملکرد سیستم بینایی استفاده کردند که امکان بررسی روندهای خاص بدون مداخلات روان‌شناختی را فراهم می‌آورد.

آن‌ها از یک شبکه عصبی عمیق به نام VGG-19 بهره گرفتند که به منظور شناسایی اشیاء و مناظر آموزش دیده و از ساختارهای پزشکی قشر بینایی انسان الهام گرفته شده است.

محققان حدود پنج هزار تصویر متنوع که شامل اشیاء و صحنه‌های واقعی می‌شد، به این شبکه ارائه کردند. سپس برای هر تصویر، هزینه متابولیک مدل را محاسبه کردند؛ این هزینه بر مبنای تعداد نورون‌های مصنوعی فعال و شدت فعالیت آنها تعیین شد.

تصاویری که تعداد بیشتری از نورون‌ها را درگیر می‌ساختند، به عنوان «پرهزینه» تلقی می‌شدند، در حالی که تصاویری که فقط تعداد کمتری نورون را فعال می‌کردند، «کارآمد» محسوب می‌شدند. پس از محاسبه این هزینه‌ها، پژوهشگران آنها را با رده‌بندی زیبایی‌شناختی هزار نفر شرکت‌کننده انسانی مقایسه کردند؛ این رده‌بندی‌ها به همین تصاویر مرتبط بود.

مغز انسان به سیستمی برای تخلیه مواد ضایع مجهز است
نتیجه این پژوهش، الگویی واضح و قابل تکرار بود: هرچه تصویری برای شبکه‌ی مصنوعی «کم‌هزینه‌تر» بود، انسان‌ها آن را «خوشایندتر» ارزیابی کرده بودند. در واقع، کاهش هزینه پردازش با افزایش لذت بصری هم‌راستا بود.

به منظور اطمینان از اینکه این یافته تصادفی نیست، آزمایش با شبکه‌های عصبی غیرآموزش‌دیده نیز تکرار شد. این شبکه‌ها الگویی مشابه نشان ندادند. این تفاوت نمایانگر این واقعیت است که ترجیح کارایی ناشی از ساختاردهی اطلاعات بصری در حین یادگیری است.

اما چون مدل رایانه‌ای فقط شبیه‌سازی بود، پژوهشگران نیاز داشتند که بررسی کنند آیا مغز انسان نیز همین رفتار را نشان می‌دهد یا خیر. به همین منظور، داده‌های تصویربرداری مغزی چهار شرکت‌کننده که تصاویر مشابه را در دستگاه MRI مشاهده کرده بودند، تحلیل شد.

در این مطالعه از fMRI بهره‌برداری شد؛ تکنولوژی‌ای که تغییرات سطح اکسیژن خون در مغز را اندازه‌گیری می‌کند. وقتی نورون‌های یک ناحیه فعال می‌شوند، اکسیژن محل مصرف می‌شود و خون تازه اکسیژن‌دار به آنجا می‌رسد. این تغییرات سیگنالی به نام BOLD ایجاد می‌کنند که نشانگر میزان مصرف انرژی مغز است.

پژوهشگران فعالیت این سیگنال را در نواحی مختلف قشر بینایی مورد بررسی قرار دادند: از بخش‌های اولیه که مسئول تشخیص خطوط و کنتراست هستند، تا نواحی بالاتر که وظیفه درک چهره‌ها، مناظر و اشیاء را بر عهده دارند.

یافته‌های انسانی همچنین تأییدی برای نتایج هوش مصنوعی بودند: در اکثر نواحی بینایی، هرچه فعالیت متابولیک افزایش می‌یافت، مقدار زیبایی گزارش شده کمتر بود. به عبارت دیگر، تصاویر «پرهزینه» به عنوان کمتر دلپذیر شناخته می‌شدند. این ارتباط در نواحی سطح بالاتر که پردازش اطلاعات پیچیده‌تری را انجام می‌دهند، قوت بیشتری داشت.

محققان این نتایج را به‌عنوان نشانه‌ای از «میان‌بر انرژی» در سیستم بینایی تفسیر می‌کنند. مغز به‌دنبال دستیابی به نوعی «تعادل طلایی» است: تصویری که اطلاعات کافی را ارائه دهد، اما به اندازه‌ای پیچیده نباشد که هزینه پردازش آن زیاد شود. بنابراین زیباترین تصاویر، آن‌هایی هستند که محتوای غنی را با کمترین هزینه پردازش ارائه می‌دهند.

این یافته در راستای تئوری «سهولت پردازش» در روان‌شناسی قرار دارد؛ نظریه‌ای که بیان می‌دارد هرچه اطلاعات سریع‌تر و آسان‌تر پردازش شوند، احساسات مثبت بیشتری را برمی‌انگیزند. اکنون این تحقیق نشان می‌دهد این سهولت نه تنها یک مسئله روان‌شناختی، بلکه یک واقعیت فیزیکی و متابولیک نیز هست.

این پژوهش همچنین نشان می‌دهد که تمامی نواحی مغز این الگو را پیروی نمی‌کنند. به عنوان مثال، شبکه حالت پیش‌فرض (DMN)، که مرتبط با خیال‌پردازی و تأمل است، گاهی اوقات با فعالیت بیشتر، لذت بیشتری را نشان می‌دهد. این موضوع نشان‌دهنده این است که شاید بخش‌های شناختی مغز از «درگیری ذهنی» رضایت می‌برند، در حالی که سیستم بینایی بیشتر به کارآمدی اهمیت می‌دهد.

با این حال، این مطالعه نیز محدودیت‌هایی دارد. این پژوهش بر روی پردازش سریع و شهودی متمرکز شده است، نه بر تأمل عمیق بر روی آثار هنری پیچیده. به عنوان مثال، نگاه کردن به یک دیوار سفید به طرز قابل توجهی هزینه‌اش پایین است، اما معمولاً افراد آن را زیبا تلقی نمی‌کنند. بنابراین محرک باید دارای حداقل سطحی از جذابیت باشد تا اصل کارآمدی فعال شود.

آینده پژوهش شامل بررسی رابطه علت و معلولی است: آیا اگر تصاویری به‌طور مصنوعی «پرهزینه‌تر» یا «کم‌هزینه‌تر» شوند، زیبایی آن‌ها تغییر خواهد کرد؟ همچنین ارزیابی حواس دیگر مانند شنوایی می‌تواند نشان دهد که آیا «آسان‌شنوایی» معادلی برای کارآمدی شنیداری است یا خیر.

به طور کلی، این پژوهش شواهدی جدید از این موضوع ارائه می‌دهد که زیبایی فقط متاثر از فرهنگ یا سلیقه نیست، بلکه از مکانیسم‌های مدیریت انرژی در مغز ریشه می‌گیرد. ما به‌طور ذاتاً به تصاویری جلب می‌شویم که برای بودجه متابولیک مغزمان «مهربان‌تر» هستند.

منبع: فرارو