Κάποιος μπορεί να περάσει ώρες κοιτάζοντας ένα ήρεμο ηλιοβασίλεμα ή έναν καθαρό νυχτερινό ουρανό. Τέτοιες εικόνες δεν είναι μόνο ξεκούραστες για τα μάτια — φαίνεται πως είναι και «εύκολες» για τον εγκέφαλο. Οι άνθρωποι τείνουν να προτιμούν οπτικά ερεθίσματα που απαιτούν μικρή γνωστική προσπάθεια για να τα επεξεργαστούν, αναφέρουν ερευνητές σε μελέτη που δημοσιεύθηκε τον Δεκέμβριο στο PNAS Nexus.
Ο εγκέφαλος είναι το όργανο με τη μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας στο σώμα, και μόνο η οπτική επεξεργασία αντιστοιχεί σχεδόν στο μισό της ενεργειακής του δαπάνης. Οι ερευνητές μελετούν εδώ και χρόνια πώς το οπτικό σύστημα εξοικονομεί ενέργεια. Ωστόσο, η νέα μελέτη προσεγγίζει το ερώτημα από διαφορετική οπτική γωνία. «Όχι μόνο το οπτικό σύστημα είναι βελτιστοποιημένο για αποδοτικότητα, αλλά ίσως έχουμε και αισθητικές προτιμήσεις για ερεθίσματα που επεξεργάζονται με ενεργειακή οικονομία», λέει ο Mick Bonner, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Ο νευροεπιστήμονας Dirk Bernhardt-Walther του Πανεπιστημίου του Τορόντο και οι συνεργάτες του υποψιάστηκαν ότι τέτοιες προτιμήσεις μπορεί να εξελίχθηκαν ως γνωστικές «συντομεύσεις», βοηθώντας τους οργανισμούς να αποφεύγουν την υπερβολική προσπάθεια καθώς κινούνται και αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους.
Για να διερευνήσουν την ενέργεια που καταναλώνεται κατά την οπτική επεξεργασία, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα ήδη υπάρχον σύνολο δεδομένων λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI), στο οποίο τέσσερα άτομα παρακολούθησαν 5.000 εικόνες ενώ καταγραφόταν η εγκεφαλική τους δραστηριότητα. Οι μετρήσεις κατανάλωσης οξυγόνου σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου παρείχαν έναν δείκτη μεταβολικής δραστηριότητας. Παράλληλα, η ομάδα πέρασε τις ίδιες εικόνες από ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο εκπαιδευμένο στην αναγνώριση αντικειμένων και σκηνών, χρησιμοποιώντας το ποσοστό ενεργοποιημένων «νευρώνων» ως ένδειξη μεταβολικού κόστους.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές συνέκριναν αυτές τις εκτιμήσεις μεταβολικού κόστους — τόσο στους ανθρώπους όσο και στο τεχνητό σύστημα — με τις αισθητικές αξιολογήσεις των εικόνων, οι οποίες προήλθαν από περισσότερους από 1.000 συμμετέχοντες σε διαδικτυακή έρευνα, όπου κάθε εικόνα βαθμολογήθηκε σε κλίμακα πέντε βαθμών. Και στις δύο περιπτώσεις, η μεταβολική προσπάθεια που απαιτούνταν για την επεξεργασία των εικόνων ήταν αντιστρόφως ανάλογη με την αισθητική τους βαθμολογία.
Αυτή η αρνητική συσχέτιση ήταν ισχυρότερη σε ανώτερες οπτικές περιοχές του εγκεφάλου, όπως η ατρακτοειδής περιοχή προσώπων (fusiform face area), η οποία είναι υπεύθυνη για την αναγνώριση προσώπων, καθώς και στα αντίστοιχα επίπεδα του τεχνητού νευρωνικού δικτύου. Αυτό υποδηλώνει, σύμφωνα με τον Bernhardt-Walther, ότι το μεγαλύτερο μέρος της εξοικονόμησης ενέργειας συμβαίνει στα προχωρημένα στάδια της οπτικής επεξεργασίας — όπως η αναγνώριση αντικειμένων — και όχι σε βασικές λειτουργίες, όπως η ανίχνευση ακμών ή αντιθέσεων.
Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι οι άνθρωποι τείνουν να προτιμούν πρόσωπα — ακόμη και αυτοκίνητα — που μοιάζουν περισσότερο με τον μέσο όρο παρά εκείνα που αποκλίνουν. Προτιμούμε την «πλατωνική» εκδοχή, λέει ο Bernhardt-Walther, πιθανότατα επειδή οι ακραίες μορφές αναγκάζουν τον εγκέφαλο να καταναλώσει περισσότερη ενέργεια για να επικαιροποιήσει τα εσωτερικά του μοντέλα για το πώς μοιάζει ένα πρόσωπο ή ένα αυτοκίνητο.
Το μεταβολικό κόστος μπορεί επίσης να εξηγεί ευχάριστες εμπειρίες πέρα από την όραση. Σκεφτείτε τη χαρά της επίλυσης ενός γρίφου, αφού πρώτα έχετε ζυγίσει και επεξεργαστεί πολλές πιθανές λύσεις. «Η εμπειρία του “αχα!” είναι βαθιά απολαυστική επειδή συνοδεύεται από μια απότομη μείωση των μεταβολικών αναγκών», λέει ο Bernhardt-Walther.
Ο Bonner σημειώνει ότι μελλοντικές έρευνες θα πρέπει να εξετάσουν αν το μεταβολικό κόστος προκαλεί άμεσα τις αισθητικές προτιμήσεις ή αν και τα δύο πηγάζουν από ένα κοινό χαρακτηριστικό, όπως η οικειότητα. Επίσης, παραμένει άγνωστο ποιες ιδιότητες καθιστούν ορισμένα ερεθίσματα πιο ευχάριστα και ταυτόχρονα πιο αποδοτικά για τον εγκέφαλο. «Το τι ακριβώς κάνει μια εικόνα ευκολότερη στην επεξεργασία από το οπτικό σύστημα παραμένει ένα τεράστιο, ανοιχτό ερώτημα», καταλήγει.
