從貝葉斯推理到抽象畫,藝術是否只是大腦的自我投射?

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當我們欣賞藝術作品時,大腦究竟是在忠實地複製現實,還是帶著濾鏡,建構出個人化的視覺體驗?諾貝爾生理學或醫學獎得主埃里克·坎德爾(Eric Kandel)提出的「觀看者的份額」(beholder's share)理論。將以這一神經美學概念為切入點,解析人類大腦在藝術鑑賞時的運作機制。對該問題的回答,或可解釋在AI繪圖出現數年後,為何chatGPT生成的吉卜力風格插畫仍能出圈。

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圖源:https://easy-peasy.ai/ai-image-generator/images/abstract-neuroscience-art-brain-neuron-connections-pre-1912-style

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觀看者的份額,

你不是被動的欣賞藝術

當代人眼中的維也納是音樂之都,美泉宮的巴洛克建築與博物館區的藝術瑰寶交相輝映;那些直抵心靈的藝術傑作,總能觸動觀者最細微的情感震顫。而在百年前,維也納學派的眾多數學家、邏輯學家,則試圖通過邏輯實證論,指出經驗與邏輯是認知世界的唯一可靠來源。

只是,當我們將藝術鑑賞與科學研究割裂看待時,對認知本質的理解往往陷入兩難:藝術評論者慣用晦澀術語描繪主觀感受,如同霧中賞花難窺全貌;哲學家則執著於抽象理論闡釋普遍規律,彷彿隔靴搔癢未觸實質。而來自維也納的埃里克·坎德爾,則試圖去跨越斯諾提出的「兩種文化」融合路徑。這位哈佛歷史與文學專業的畢業生,因與弗洛伊德學派精神分析師安娜·克里斯(Anna Kris)的相戀,逐步跨越精神分析的理論框架,轉而從海馬體神經突觸的可塑性研究中,探尋人類感知與記憶形成的生物學本源。

埃里克·坎德爾用神經科學解釋藝術欣賞體驗的觀點,詳見《為什麼你看不懂抽象畫?先鋒藝術的腦科學原理》(Reductionism in Art and Brain Science)一書,書中核心觀念「觀看者的份額」理論強調,人類在欣賞畫作時並非被動接收信息,而是主動參與視覺建構。視覺系統將畫布的二維平面信息轉化為大腦認知的三維空間映射,同時調用個體的記憶與情感儲備,為畫面元素賦予獨特的主觀詮釋。這種神經解碼與心理投射的雙重機制,構成了藝術體驗的生物學基礎。

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「觀看者的份額」的經回路流程圖:「觀看者的份額」涉及的經回路包括加工視覺和觸覺刺激、情緒、動作、移情和心智理論的經回路。圖源:CHRIS WILCOX,製圖/翻譯:存源

現代神經科學中的預測編碼理論為這一觀點提供了新視角,認為感知本質上是大腦主動建構的心理圖景。正如Anni Seth在論文《From unconscious inference to the beholder’s share: Predictive perception and human experience》中指出的:「感官信號本身是模糊且充滿噪聲的,大腦依賴先驗知識(預期)對信號來源進行概率推斷(即貝葉斯推理)」。

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圖2,A:跨越三個皮層區域的分層預測編碼示意圖;B:精確度對貝葉斯推斷和預測編碼的影響。圖源:cell

根據預測編碼理論框架,印象派畫家的革新性創作手法暗合了神經科學原理。莫奈的破碎筆觸與塞尚的結構性色塊,實質是刻意製造視覺信息的「預測缺口」,也就是說,觀者經驗決定畫面意義,而非物理刺激本身。例如,塞尚創作的《松樹與紅土》中,畫面主體松樹的輪廓線被刻意虛化,使觀看者在周邊視野處理時,必須依賴儲存在海馬體的樹木形態記憶完成輪廓補全。

印象派的作品之所以能在突破傳統藝術的窠臼,就在於其挑戰了傳統的視覺習慣,迫使觀者重新思考如何感知世界。這些畫作並不是簡單地再現自然,而是通過色彩和形式的排列,引導觀者進行「預測性感知」,基於已有經驗來對畫面內容進行推測和解釋。

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塞尚創作的《松樹與紅土》(Large Pine and Red Earth)。圖源:artchive.com

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抽象畫作不再難懂,

個人體驗使它千人千面

自文藝復興時期確立科學透視法則以來,西方繪畫經歷了從客觀再現到主觀表達的範式轉變。印象派畫家打破學院派的光影規範後,立體主義者繼而解構物體形態,直至康定斯基開創的抽象表現主義完全剝離具象元素,這條藝術史演進脈絡為神經美學研究提供了天然的實驗素材。

來自哥倫比亞大學的西莉亞·德金博士(Celia Durkin,師從埃里克·坎德爾),通過行為實驗和功能性磁共振成像(fMRI)技術,嘗試從大腦活動的角度捕捉這種主觀體驗的痕跡,量化了藝術抽象度與感知離散度的關聯規律。

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C. Durkin, M. Apicella, C. Baldassano, E. Kandel, & D. Shohamy, The Beholder’s Share: Bridging art and neuroscience to study individual differences in subjective experience, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (15) e2413871122, https://doi.org/10.1073/pnas.2413871122 (2025).

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Durkin, Celia. The Beholder’s Share: Bridging Art and Neuroscience to Study Subjective Experience. Columbia University, 2023.

在一項實驗中,研究者試圖量化不同類型藝術引發的群體差異,結果顯示,各人對抽象藝術的評價褒貶不一,有的人主張該抽象藝術品應該明天就被展出,有些人則認為同一件藝術品需要等一年才有資格進畫廊,這在該文中被稱「時空評價離散度」,與參與者對抽象作品的主觀評價呈顯著正相關。

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圖3:行為實驗設計,840名在線參與者,每人觀看一幅畫作(共21幅,每幅有40人觀看),每位參與者想像自己是一名藝術顧問;看到一幅畫作後,判斷它應放在「明天開幕的畫廊」還是「一年後開幕的畫廊」,是放到本地的博物館,還是另一個州的博物館。圖源:PNAS

這項突破性研究驗證了「觀看者的份額」行為表徵,更通過神經影像技術揭示了抽象藝術確實更能激發個體化的認知加工的行為層面證據。而為了探明這背後到底發生了什麼,研究者設計了兩階段實驗:首階段行為學研究確認現象,次階段則運用功能磁共振成像捕捉思維過程的實時腦活動。

實驗中,研究者選擇了由同一個藝術家創作的21幅畫,分為具象藝術(Representational art)、非確定性藝術(Indeterminate art)、抽象藝術(Abstract art)三類,30名沒有接受過藝術訓練的普通人面對這些畫時,會被問及同樣的問題,即你認為這幅畫應該明天還是一年後被展出,並被要求用文字描述這幅畫。這時參與者需要思考四秒,同時被fMRI記錄大腦的激活區域。

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圖4:神經反應實驗設計。圖源:PNAS

神經影像數據揭示了藝術感知的分級處理機制。在視覺信息處理的初級階段,如在枕極、梭狀回等區域,各類藝術作品都能激活類似的區域,表明視覺輸入本身並未導致差異。而在高階認知加工階段,不同類型的藝術表現出個性化差異。抽象藝術引發了更多個體間差異的神經活動,其中默認網絡(Default Mode Network, DMN)的表現尤為突出,而默認網絡被認為與自傳體記憶提取及情景模擬功能密切關聯,這意味著抽象藝術更能喚起個體經驗的參與,因此其「觀看者的份額」中主觀經驗介入的程度更高。在控制了整體激活水平之後,抽象藝術與具象藝術間的差異仍然存在,這表明不是因為某些畫作引起更強的總體激活,而是因為個體解讀方式不同。

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圖5:抽象和具象藝術,及抽象評分與的腦電差異程度的關係,以及抽象程度評分與語義差異度的散點圖

通過自然語言模型對文字描述的語義分析表明,抽象藝術作品引發的語言差異顯著超過具象作品,這種語義多樣性與楔前葉和額內側皮層的神經CSD呈正相關。同時,被試自己對畫作「抽象性」的評分越高,其大腦反應和語言描述的跨個體差異越大,這表明抽象性不僅是藝術分類的標籤,更是影響主觀體驗的關鍵變量。

在情緒背景調控實驗中,實驗人員要求被試先回憶一段積極、消極或中性的情緒記憶,再用文字描述藝術品。實驗發現,經歷積極情緒啟動的被試更頻繁使用情感充沛的形容詞,而消極情緒組則偏好冷靜克制的表述方式。抽象藝術與情緒啟動的交互效應尤為突出,有了情緒誘導,對具象藝術描述的語義差異會更小。這反映了抽象藝術提供了更大的心理空間,使得個體可以自由地注入自己的情緒經驗和聯想,因此,在情緒誘導後,抽象藝術的主觀性差異最為顯著。

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圖6:A,各組被試的情緒狀態。B. 情緒評分與最近經歷的正面情緒之間的相關性。C. 情緒評分與最近經歷的負面情緒之間的相關性。D. 情緒記憶誘導任務的示意圖。E. 記憶描述中正面情緒詞彙的百分比。

而語言風格的差異也在大腦活動中得到了反映,尤其體現在默認網絡區域,這說明主觀體驗不僅受藝術類型影響,還受到個體當前心理狀態的調節。這一發現支持默認網絡不僅與自我認知有關,也參與了情緒記憶對主觀解釋的調節作用。

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神經科學擁抱個性化,

不再將主觀性視為噪音

在討論這項研究的意義之前,讓我們先回答開篇的問題,在AI繪圖出現數年後,為何chatGPT生成的吉卜力風格插畫仍能出圈?從情感誘發的角度來看,這類作品既延續了吉卜力動畫的治癒特質,會讓觀者聯想到積極的情緒體驗,又保持著具象化敘事特徵,能夠引起大多數人相同的神經反應,從而能夠破圈。若是換成了哥特風作品,那多半會獲得差異巨大的評價。

禪宗「一花一世界」的哲思,恰與「觀看者的份額」假說形成跨時空呼應。傳統科學研究傾向於消除個體差異,追求可重複的平均效應,但這恰恰忽略了主觀體驗的本質。如果我們把主觀性看作是一種有意義的信息源,而不是需要剔除的噪聲,那麼我們就有可能更好地理解個體之間的認知差異。「觀看者的份額」不僅是一個藝術欣賞的概念,更是理解人類心智多樣性和創造力的關鍵。主觀性本身是一種有意義的認知信號,它揭示了個體如何利用先驗經驗建構對世界的理解,與之密切相關的默認網絡可能與創造性思維、記憶重構、情感調節,未來想像等認知過程密切相關。

而如果想要研究主觀體驗,抽象藝術結合開放式文字描述範式展現出獨特優勢。相較於傳統選擇題或評分量表,要求被試自由描述畫作感受的實驗設計,配合自然語言處理中的語義向量分析技術,能夠有效捕捉語言表徵的個體差異。為研究個體差異提供了新路徑。當此類文本數據與同步採集的神經影像數據交叉驗證時,研究者可追溯主觀體驗差異的神經生物學源頭,為認知多樣性研究開闢新維度。

藝術不僅僅是美的對象,更是通往主觀心智的橋樑。「觀察者的份額」提醒我們,每一個觀者都是獨特的感知主體,而我們的任務,則是科學的方法去描繪這個世界本來的樣子。在此基礎上,未來或可通過分析患者對藝術的主觀描述輔助診斷心理疾病,例如通過成年被試觀看電影片段時的神經活動,預測被試者是否患有抑鬱症[1]。此外還可以利用藝術減緩精神疾病的症狀,輔助諸如PTSD或阿爾茨海默等疾病的治療。

而在教育中,可嘗試利用藝術激發學生的主觀聯想,促進創造性思維;通過圖片生成文字,也能夠讓藝術家成功探索更多的想法,輔助藝術家進行創作。將人類探索與人工智能利用和諧融合,可能能夠發現新的創意工作流。

AI研究者也可以建構模型,再現人類對藝術品的主觀解釋能力。例如,使用在不同視覺數據集上訓練的同一神經網絡(ResNet50),對人群中的個體視覺經驗的多樣性進行模擬,並比較了抽象畫和具象畫在跨網絡激活中的不同[2]。這種技術路徑與廣泛應用的AI風格遷移形成呼應,當系統將梵高《星月夜》的筆觸特徵遷移至攝影作品時,實質是執行特定模式的自頂向下知覺重構。

對藝術體驗的神經研究,對於藝術家及神經科學來說應當是雙贏。藝術和科學都試圖理解和描述我們周圍的世界,不同的是它們的方法和溝通方式。藝術通過喚起情感或理解來創造更難忘的經歷,而科學則提供實證觀察和推理的工具。藝術從進化上,和人類大腦的獨特性相關,也與性選擇帶來的生理衝擊相關。

認知神經學研究表明,藝術不僅是符號系統,更是融合創作者意圖與觀者經驗的多維交互過程,這種交互受個體認知背景與神經可塑性共同調控。對藝術體驗特異性的揭示,為我們理解人類體驗的複雜性打開了一扇窗,讓我們能一窺是什麼使我們的心靈獨一無二。這在大數據時代尤具啟示意義,當算法試圖將人性簡化為數據向量時,藝術提醒著我們心智不可複製的豐富維度。

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藝術和神經科學的關係,圖源:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2815940/

正是由於藝術體驗是主觀建構的,它才對個人身心健康不可或缺。好奇、驚喜、震撼——所有這些在藝術創作者或觀賞者身上的共同特質——對於一個內心充盈的人來說非常重要。我們腦中約860億神經元構成的動態網絡,其可塑性特徵決定了環境刺激質量對認知功能的塑造作用,環境越豐富,感官體驗就越強,以一種感覺安全和經常新穎的方式促成我們的大腦重構以支持未來的高速運行,就如同開機過久的電腦需要整理硬盤碎片。對藝術的欣賞及創作,應當成為健康生活習慣的一部分。

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[1]https://academic.oup.com/pnasnexus/article/3/3/pgae052/7618478?login=false

[2]https://jov.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2792703

[3]https://aeon.co/videos/on-the-beholders-share-how-past-experience-influences-our-perception-of-art

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