کشف غیرمنتظره ارتباط میان جذابیت بصری و سوخت مغزی

فرارو- در حالی‌ که زیبایی غالباً مفهومی انتزاعی و وابسته به سلیقه فردی تصور می‌شود، یک مطالعه جدید علمی پرده از پیوندی شگفت‌انگیز میان جذابیت بصری و میزان انرژی مصرفی مغز در پردازش تصاویر برداشته است.

به گزارش فرارو به نقل از سای پست،​ تحقیقات جدید نشان می‌دهد درک انسان از زیبایی ممکن است ریشه‌ای در نوعی «صرفه‌جویی زیستی» داشته باشد. مطالعه‌ای که در نشریه PNAS Nexus منتشر شده، نشان می‌دهد تصاویری که پردازش آن‌ها انرژی کمتری از مغز می‌گیرد، در نگاه ما زیباتر و دلپسندتر به نظر می‌رسند. این یافته‌ها حاکی از آن است که ترجیحات بصری ما شاید به‌عنوان سازوکاری تکاملی برای حفظ منابع متابولیک عمل می‌کنند.

مغز انسان یکی از پرهزینه‌ترین اندام‌های بدن است. با وجود اینکه تنها بخش کوچکی از وزن کل بدن را تشکیل می‌دهد، حدود ۲۰ درصد انرژی روزانه بدن را مصرف می‌کند. این مصرف سنگین انرژی، فشار مداومی بر سیستم زیستی وارد می‌کند تا منابع خود را با بیشترین کارایی مدیریت کند.

جالب اینکه سهم عمده این انرژی صرف تنها یک حس می‌شود: بینایی. سیستم بینایی مسئول حدود ۴۴ درصد مصرف انرژی مغز است. این بدان معناست که حتی «تماشای جهان» عملی بسیار پرهزینه برای بدن محسوب می‌شود. هر صحنه‌ای که می‌بینیم موجی از فعالیت‌های الکتریکی و شیمیایی در مغز ایجاد می‌کند که برای استمرار خود به گلوکز و اکسیژن نیاز دارد.

نظریه‌های تکاملی بر این فرض بنا شده‌اند که موجودات زنده برای جلوگیری از اتلاف انرژی سازگار می‌شوند. بنابراین منطقی است که سیستم‌های زیستی راهکارهایی برای تشویق کارآمدی ایجاد کنند. یکی از این راهکارها «میان‌بُرهای عاطفی» یا affective heuristics است؛ یعنی فرآیندهایی که احساسات مثبتی مانند لذت را به پاداش رفتارهای کم‌هزینه تبدیل می‌کنند.

این نظریه می‌گوید اگر یک رفتار انرژی را ذخیره کند، مغز با ایجاد حس خوب، فرد را به تکرار آن رفتار تشویق می‌کند. پژوهشگران مدت‌ها حدس می‌زدند شاید این اصل درباره بینایی هم صدق کند: یعنی اینکه زیبایی شاید چیزی جز «سهولت پردازش» نباشد.

ییکای تانگ، ویلیام کانینگهام و دیرک والتر از دانشگاه تورنتو تلاش کردند این فرض را آزمایش کنند. آن‌ها این پرسش را مطرح کردند که آیا اصطلاح رایج «دیدنش راحت است» ریشه‌ای فیزیولوژیک دارد؟ فرضیه اصلی آن‌ها این بود که میزان دوست‌داشتن یک تصویر با هزینه انرژی مورد نیاز مغز برای پردازش آن نسبت معکوس دارد. به‌عبارت ساده‌تر: هرچه تصویر «ارزان‌تر» پردازش شود، احتمال اینکه زیباتر به نظر برسد بیشتر است.

برای آزمون این فرضیه، پژوهشگران از دو روش استفاده کردند. ابتدا از یک مدل محاسباتی برای شبیه‌سازی عملکرد سیستم بینایی بهره بردند. استفاده از مدل‌های رایانه‌ای امکان بررسی فرآیندهای خاص را بدون عوامل مزاحم روان‌شناختی فراهم می‌کند. آن‌ها از شبکه عمیق عصبی VGG-19 استفاده کردند؛ مدلی که برای دسته‌بندی اشیا و مناظر آموزش دیده و ساختارش از سازمان‌دهی لایه‌ای قشر بینایی انسان الهام گرفته است.

محققان حدود پنج هزار تصویر مختلف شامل اشیا و صحنه‌های واقعی را به این شبکه ارائه کردند. سپس برای هر تصویر، «هزینه متابولیک» مدل را محاسبه کردند؛ این هزینه بر اساس تعداد نورون‌های مصنوعی فعال و شدت فعالیت آن‌ها تعیین شد.

تصاویری که نورون‌های بیشتری را فعال می‌کردند، «پر هزینه» تلقی شدند و تصاویری که نورون‌های کمتری را درگیر می‌کردند «کارآمد» محسوب شدند. پس از محاسبه این هزینه‌ها، پژوهشگران آن‌ها را با رتبه‌بندی زیبایی‌شناختی هزار شرکت‌کننده انسانی مقایسه کردند؛ رتبه‌بندی‌هایی که درباره همین تصاویر جمع‌آوری شده بود.

نتیجه، الگویی روشن و تکرارشونده بود: هرچه تصویر برای شبکه مصنوعی «کم‌هزینه‌تر» بود، انسان‌ها آن را «دلپذیرتر» ارزیابی کرده بودند. یعنی کاهش هزینه پردازش با افزایش لذت بصری همراه بود.

برای اطمینان از اینکه این نتیجه تصادفی نیست، آزمایش با شبکه‌های عصبی آموزش‌ندیده نیز تکرار شد. شبکه‌هایی که آموزش ندیده بودند چنین الگویی نشان ندادند. این تفاوت نشان می‌دهد که ترجیح کارایی از نحوه ساختاردهی اطلاعات بصری در طول یادگیری ناشی می‌شود.

اما مدل رایانه‌ای تنها شبیه‌سازی بود؛ بنابراین پژوهشگران باید بررسی می‌کردند که آیا مغز انسان نیز چنین رفتاری نشان می‌دهد یا نه. برای این منظور داده‌های تصویربرداری مغزی چهار مشارکت‌کننده که در دستگاه MRI به تماشای همین تصاویر پرداخته بودند، مورد تحلیل قرار گرفت.

در این پژوهش از fMRI استفاده شد؛ فناوری‌ای که تغییرات اکسیژن خون در مغز را اندازه‌گیری می‌کند. وقتی نورون‌های یک ناحیه فعال می‌شوند، اکسیژن محل را مصرف کرده و خون اکسیژن‌دار تازه به آنجا جریان می‌یابد. این تغییرات سیگنالی به نام BOLD ایجاد می‌کنند که شاخصی برای میزان مصرف انرژی مغز است.

پژوهشگران فعالیت این سیگنال را در نواحی مختلف قشر بینایی بررسی کردند: از بخش‌های اولیه مسئول تشخیص خطوط و کنتراست گرفته تا نواحی سطح بالاتر که مسئول درک چهره‌ها، مناظر و اشیاست.

نتایج انسانی نیز یافته‌های هوش مصنوعی را تأیید کرد: در اغلب نواحی بینایی، هرچه فعالیت متابولیک بیشتر بود، رتبه زیبایی کمتر گزارش شد. یعنی تصاویر «پرهزینه» کمتر خوشایند بودند. این ارتباط در نواحی سطح بالاتر که پردازش اطلاعات پیچیده‌تر را برعهده دارند، قوی‌تر بود.

پژوهشگران این نتایج را نشانه‌ای از «میان‌بر انرژی» در سیستم بینایی تفسیر می‌کنند. مغز به‌دنبال نوعی «تعادل طلایی» است: تصویری که به اندازه کافی اطلاعات ارائه کند، اما نه آن‌قدر پیچیده باشد که هزینه پردازش آن زیاد شود. بنابراین زیباترین تصاویر همان‌هایی هستند که محتوای غنی را با کمترین انرژی پردازش ارائه می‌دهند.

این یافته با نظریه «سهولت پردازش» در روان‌شناسی سازگار است؛ نظریه‌ای که می‌گوید هرچه اطلاعات سریع‌تر و آسان‌تر پردازش شوند، پاسخ عاطفی مثبت‌تری ایجاد می‌کنند. اکنون این پژوهش نشان می‌دهد این سهولت نه فقط روان‌شناختی، بلکه واقعیتی فیزیکی و متابولیک است.

پژوهش همچنین نشان داد همه بخش‌های مغز این الگو را دنبال نمی‌کنند. برای مثال، شبکه حالت پیش‌فرض (DMN)، که با خیال‌پردازی و تأمل مرتبط است، گاهی با فعالیت بیشتر، لذت بیشتر را نشان می‌داد. این موضوع نشان می‌دهد که شاید بخش‌های شناختی مغز از «درگیری ذهنی» لذت می‌برند، در حالی که سیستم بینایی بیشتر به دنبال کارآمدی است.

با این حال مطالعه نیز محدودیت‌هایی دارد. این پژوهش روی پردازش سریع و شهودی تمرکز داشت، نه بر تأمل طولانی بر آثار هنری پیچیده. نگاه کردن به دیوار سفید بسیار کم‌هزینه است، اما اغلب افراد آن را زیبا نمی‌دانند. بنابراین محرک باید حداقل سطحی از جذابیت را داشته باشد تا اصل کارآمدی فعال شود.

جهت‌های آینده پژوهش شامل آزمودن رابطه علت و معلولی است: اگر تصاویر به‌طور مصنوعی «پرهزینه‌تر» یا «کم‌هزینه‌تر» شوند، آیا زیبایی آن‌ها تغییر می‌کند؟ همچنین بررسی حواس دیگر مانند شنوایی می‌تواند نشان دهد که «آسان‌شنوایی» نیز معادلی برای کارآمدی شنیداری باشد.

در مجموع، این پژوهش شواهد جدیدی ارائه می‌دهد که زیبایی نه فقط ساخته فرهنگ یا سلیقه، بلکه ریشه در سازوکارهای مدیریت انرژی مغز دارد. ما به‌طور طبیعی به سمت تصاویری جذب می‌شویم که برای بودجه متابولیک مغزمان «مهربان‌تر» هستند.