Mózg wie, jakiego koloru powinien być świat
Na plakacie Javiera Jaéna wszystko jest na swoim miejscu, a jednak od pierwszej sekundy wiadomo, że coś się nie zgadza. Jest jajko sadzone, jest żółtko, jest białko, proporcje są prawidłowe, kontur nie pozostawia żadnych wątpliwości, co właściwie oglądamy. Problem polega na tym, że żółtko jest białe, a białko żółte. Samo przestawienie dwóch barw wystarcza, żeby znajomy obraz zrobił się obcy, trochę absurdalny i zaskakująco trudny do zignorowania.
Co ciekawe, grafika nie powstała jako ilustracja do popularnonaukowego wpisu o psychologii koloru. Jaén zaprojektował ją do spektaklu Why? Petera Brooka i Marie-Hélène Estienne, granego w 2019 roku w Teatro María Guerrero w Madrycie. Jaén bardzo często buduje swoje obrazy właśnie na podobnych przesunięciach: bierze przedmiot doskonale znajomy i narusza jedną z jego najbardziej oczywistych właściwości, pozostawiając całą resztę na miejscu. Dzięki temu obraz daje się rozpoznać natychmiast, ale równie szybko informuje nas, że reguły świata zostały naruszone.
Mózg ma oczekiwania dotyczące tego, jakiego koloru powinny być rzeczy.
I właśnie dlatego to jajko jest bardzo dobrym punktem wyjścia do rozmowy o percepcji koloru, tylko trochę ciekawszej niż klasyczne opowieści o tym, że czerwień pobudza, niebieski uspokaja, a zieleń kojarzy się z naturą. Tutaj chodzi o coś wcześniejszego i znacznie bardziej fundamentalnego: kolor może być częścią informacji potrzebnej do rozpoznania tego, na co patrzymy, a wiedza o typowym kolorze rzeczy może później wpływać również na sposób, w jaki interpretujemy aktualny bodziec.
Kolor bywa częścią odpowiedzi na pytanie „co to jest?”
W psychologii widzenia istnieje pojęcie color diagnosticity, diagnostyczności koloru. Określa ono, jak mocno dany obiekt jest związany w naszej wiedzy z określoną barwą i jak bardzo ta barwa pomaga go rozpoznać. Banan jest klasycznym przykładem obiektu o wysokiej diagnostyczności koloru. Lampa już niekoniecznie, ponieważ może być czerwona, czarna, niebieska albo zielona i nadal nie dzieje się nic szczególnego z jej tożsamością. W przypadku banana żółć należy do zestawu cech, których mózg nauczył się oczekiwać.
James Tanaka i Lynn Presnell pokazali to bardzo elegancko już w 1999 roku. Badani szybciej rozpoznawali obiekty o wysokiej diagnostyczności koloru, kiedy widzieli je w ich typowej barwie, niż wtedy, kiedy były achromatyczne albo miały kolor niezgodny z oczekiwaniem. Przy obiektach, których tożsamość nie jest tak mocno związana z konkretnym kolorem, podobna przewaga znikała. Co więcej, kiedy badacze pogarszali informację o kształcie, pozostawiając informację barwną, kolor stawał się jeszcze bardziej pomocny przy rozpoznawaniu obiektów silnie z nim związanych.
To jest drobna rzecz, ale bardzo skutecznie rozwala intuicję, według której najpierw rozpoznajemy przedmiot, a potem rejestrujemy, jakiego jest koloru. Układ wzrokowy nie musi wykonywać tych czynności w tak schludnej kolejności. Informacja o kształcie, barwie, fakturze, położeniu i otoczeniu jest przetwarzana równolegle i składana w coś, co ostatecznie rozpoznajemy jako konkretny przedmiot. W przypadku niektórych obiektów kolor jest dodatkiem mało istotnym, a w przypadku innych naprawdę pomaga odpowiedzieć na pytanie: „co to właściwie jest?”.
Christoph Witzel i Karl Gegenfurtner ujmują sprawę jeszcze szerzej: podstawową funkcją widzenia barwnego nie jest przecież wykonywanie wewnętrznej kolorymetrii, tylko pomaganie nam w rozpoznawaniu przedmiotów i materiałów w środowisku. Kolor jest więc informacją użytkową. Pomaga odróżniać powierzchnie, materiały, stan obiektu, jego dojrzałość, świeżość, a czasem właśnie jego tożsamość.
A co, jeśli banan jest naprawdę szary?
Tutaj zaczyna się dużo dziwniejsza część. W 2006 roku Thorsten Hansen, Maria Olkkonen, Sebastian Walter i Karl Gegenfurtner przeprowadzili eksperyment, który stał się jednym z najbardziej znanych przykładów memory color effect, efektu koloru pamięciowego. Badani oglądali fotografie dobrze znanych owoców i warzyw i mieli regulować ich barwę aż do momentu, w którym obiekt wyda im się całkowicie szary. Wśród bodźców znalazły się między innymi banan, cytryna, marchew, pomarańcza, sałata, winogrona i cukinia.
Badani nie zatrzymywali regulacji dokładnie w punkcie kolorymetrycznej szarości. W przypadku banana trzeba było przesunąć obraz lekko w stronę barwy przeciwstawnej jego typowej żółci, żeby uznali go za naprawdę neutralny. Mówiąc prościej: fizycznie szary banan potrafił nadal wyglądać odrobinę żółto, więc należało dołożyć trochę niebieskawego przesunięcia, żeby wyzerować to wrażenie.
Informacja o typowym kolorze przedmiotu nie musi leżeć sobie spokojnie w szufladzie podpisanej „wiedza o bananach”. Może brać udział w interpretowaniu aktualnego bodźca wzrokowego.
To jest jeden z tych wyników, które brzmią niemal komicznie, dopóki nie uświadomimy sobie, co właściwie znaczą. Jeśli wyobrażamy sobie widzenie jako proces podobny do pracy aparatu fotograficznego, powinno być przecież bardzo prosto: do oka wpada określony sygnał, układ nerwowy go rejestruje i dostajemy gotowy obraz. Problem w tym, że układ wzrokowy nigdy nie dostaje gotowego „koloru przedmiotu”. Dostaje światło.
Widzimy świat i jednocześnie pamiętamy świat
To, co dociera do siatkówki, zależy jednocześnie od właściwości powierzchni i od światła, które ją oświetla. Zielony samochód w południe, o zachodzie słońca i pod lampą uliczną wysyła do oka różne rozkłady energii spektralnej, a jednak zazwyczaj nadal widzimy go jako ten sam zielony samochód. Ten mechanizm stabilizowania wyglądu barwy mimo zmian oświetlenia nazywamy stałością barwy, czyli color constancy.
Układ wzrokowy musi więc przez cały czas rozwiązywać pewien problem odwrotny: na podstawie sygnału, który otrzymał, próbuje ustalić, jaka kombinacja powierzchni, oświetlenia i otoczenia mogła ten sygnał wytworzyć. Słowo „zgadywać” może brzmieć mało naukowo, ale jest tutaj całkiem uczciwe. Mózg nie dostaje etykietki „to jest światło zachodzącego słońca, odejmij jego wpływ”. Dostaje rozkład pobudzeń fotoreceptorów oraz ogrom informacji z całej sceny i na tej podstawie rekonstruuje najbardziej prawdopodobną sytuację w świecie.
W tym miejscu często pojawiają się modele bayesowskie. Nie trzeba przy tym robić z twierdzenia Bayesa magicznego wyjaśnienia całej neurobiologii. Sama intuicja jest prosta: jeśli sygnał sensoryczny jest niepełny albo niejednoznaczny, warto połączyć go z wcześniejszą wiedzą o tym, jakie przyczyny zwykle taki sygnał wytwarzają. Mamy więc aktualne dane oraz prior, czyli wcześniejsze prawdopodobieństwo. Jeżeli widzimy obiekt, który wygląda jak banan, a z tysięcy wcześniejszych spotkań z bananami wiemy, że zazwyczaj jest żółty, ta informacja może zostać użyta przy interpretacji bodźca.
Witzel, Olkkonen i Gegenfurtner spróbowali w 2018 roku opisać efekt koloru pamięciowego właśnie w taki sposób. W ich modelu wiedza o typowym kolorze obiektu działała jako prior wpływający na punkt, który badani wybierali jako szarość. Model nie tłumaczył każdego szczegółu danych i autorzy nie przedstawiali go jako zamkniętej teorii całego zjawiska, ale potrafił odtworzyć istotną część obserwowanego efektu.
To podejście dobrze pokazuje jedną rzecz: stabilne widzenie świata prawdopodobnie wymaga ciągłego korzystania z wiedzy o świecie. Gdyby układ wzrokowy za każdym razem traktował każdy napływający sygnał jak kompletnie nową informację, codzienne środowisko byłoby znacznie bardziej chaotyczne. Oświetlenie zmienia się bez przerwy, część przedmiotów jest zasłonięta, kontrast zależy od otoczenia, a sygnał dochodzący do oka jest pełen niedookreśleń. Wcześniejsze doświadczenie jest więc niezwykle użytecznym filtrem.
Tylko czy człowiek naprawdę widzi tę żółć?
W tym miejscu zaczyna się spór dużo ciekawszy niż sam niebieskawy banan. Skąd właściwie wiemy, że badany widzi banana jako lekko żółtego, skoro prosimy go tylko o przesunięcie suwaka? Być może jego percepcja się nie zmieniła. Być może fizycznie szary banan wygląda mu całkowicie szaro, ale człowiek wie, że banany są żółte, i ta wiedza wpływa dopiero na decyzję, którą podejmuje przy wykonywaniu zadania.
W psychologii percepcji jest to część większej dyskusji o cognitive penetrability, czyli o tym, czy wiedza, przekonania, pamięć i oczekiwania mogą rzeczywiście zmieniać treść doświadczenia perceptualnego, czy raczej wpływają na uwagę, interpretację, późniejszy osąd albo sposób udzielania odpowiedzi. To rozróżnienie może brzmieć jak akademickie dzielenie włosa na czworo, ale metodologicznie jest fundamentalne. Jeśli chcemy powiedzieć, że wiedza zmieniła widzenie, musimy pokazać coś więcej niż zmianę w odpowiedzi badanego.
J.J. Valenti i Chaz Firestone zwracali na ten problem uwagę w 2019 roku, analizując właśnie badania nad kolorem pamięciowym. Efekt jest dobrze udokumentowany, ale z samego faktu, że człowiek przesuwa neutralny punkt w określoną stronę, nie wynika jeszcze automatycznie, na którym etapie całego procesu zaszła zmiana. Możemy mieć zmianę w percepcji, ale możemy też mieć zmianę w osądzie dotyczącym tego, co zostało zobaczone.
Ta debata jest ważna również dlatego, że mózg nie jest jednym pudełkiem, w którym „percepcja”, „wiedza” i „decyzja” siedzą obok siebie. Informacja przepływa przez rozległe sieci neuronalne, a reprezentacje koloru, kształtu i wiedzy o obiektach w wielu miejscach się ze sobą spotykają. Badania nad wiedzą o typowych kolorach przedmiotów pokazują między innymi udział brzusznej kory potyliczno-skroniowej, czyli ventral occipitotemporal cortex, w przetwarzaniu zarówno informacji wizualnej, jak i semantycznej wiedzy dotyczącej obiektów. Nie oznacza to oczywiście, że znaleźliśmy w mózgu półkę podpisaną „żółte banany”. Pokazuje natomiast, że wiedza o przedmiocie i jego cechach nie jest odseparowana od całego systemu, który pomaga nam ten przedmiot rozpoznać.
Rok 2026 i banan wraca
W 2026 roku Vincent Plikat, Pablo R. Grassi, Michael M. Bannert i Andreas Bartels podeszli do tego problemu z innej strony. Zastosowali rywalizację obuoczną, czyli binocular rivalry. To bardzo ciekawe zjawisko: kiedy każde oko otrzymuje inny obraz, mózg nie zawsze składa oba spokojnie w jeden kompromis. Świadome doświadczenie potrafi przełączać się między konkurującymi interpretacjami, przez chwilę dopuszczając do świadomości jedną, a potem drugą.
Badacze wykorzystali tę konkurencję, żeby sprawdzić, czy typowy kolor obiektu może wpłynąć na to, która wersja obrazu częściej dostanie się do świadomej percepcji. Dwudziestu czterem osobom pokazywano dobrze znane obiekty w dwóch przeciwnych barwach, na przykład czerwonej i zielonej albo niebieskiej i żółtej, przy czym jedna z nich odpowiadała typowemu kolorowi danego przedmiotu. Fizyczne pary bodźców były takie same, zmieniało się natomiast znaczenie obiektu, na który nałożono kolor.
Wersja zgodna z typowym kolorem przedmiotu częściej uzyskiwała przewagę w świadomej percepcji. Autorzy interpretują ten wynik jako argument za tym, że wcześniejsza wiedza pomaga rozstrzygać niejednoznaczny sygnał i może przesuwać świadome doświadczenie w stronę bardziej prawdopodobnej interpretacji. To szczególnie ciekawe dlatego, że rywalizacja obuoczna pozwala ograniczyć część problemów związanych z późniejszym osądem czy prostym „zgadywaniem odpowiedzi”, które ciążyły nad wcześniejszymi eksperymentami.
Badanie nie zamyka oczywiście całej debaty o poznawczym wpływie na percepcję i byłoby przesadą przedstawiać je jako ostateczny dowód, że myśli dowolnie zmieniają to, co widzimy. Pokazuje coś znacznie ciekawszego: wiedza o typowych kolorach może działać jeszcze zanim świadomy obserwator usiądzie nad gotowym obrazem i zacznie go komentować. Może uczestniczyć w konkurencji pomiędzy możliwymi interpretacjami bodźca.
Percepcja nie zaczyna się od czystej kartki. Mózg patrzy na nowy bodziec wyposażony w całą historię wcześniejszego patrzenia.
Dlaczego więc jajko Jaéna tak skutecznie uwiera?
Żółte białko i białe żółtko łamią bardzo konkretną regularność, którą mózg zna tak dobrze, że nie musimy jej świadomie przywoływać. Nikt przecież nie patrzy na ten obraz i nie przeprowadza rozumowania, że żółtko kurze zawiera pigmenty pochodzące między innymi z karotenoidów, więc jego barwa powinna mieścić się w określonym zakresie żółci i pomarańczy, podczas gdy ścięte białko powinno być jasne. Obraz po prostu wydaje się nieprawidłowy, a dopiero później możemy rozebrać to wrażenie na części i zastanowić się, skąd właściwie się wzięło.
To właśnie jest dla mnie w tych badaniach najciekawsze. Pokazują, jak ogromna ilość wiedzy o świecie została wbudowana w nasze najbardziej banalne doświadczenia. Patrzenie trudno opisać jako prosty proces, w którym świat najpierw trafia do oka, następnie zostaje wiernie przepisany w mózgu, a dopiero na końcu otrzymuje znaczenie. Układ wzrokowy od początku pracuje na relacjach, kontrastach i prawdopodobieństwach, korzysta z informacji o otoczeniu, a na dalszych etapach również z doświadczenia i pamięci, dzięki którym może stabilizować interpretację tego, co widzimy.
Zdanie „mózg wie, jakiego koloru powinien być świat” jest oczywiście skrótem. Mózg nie ma jednej poprawnej palety rzeczywistości zapisanej gdzieś w korze. Ma za to ogromną historię statystycznych regularności: wie, że pewne rzeczy zwykle występują w określonych zakresach barw, że zmiana oświetlenia obejmuje zazwyczaj większą część sceny, że powierzchnie zachowują część swoich właściwości mimo zmiany światła i że niektóre interpretacje bodźca są w danych warunkach bardziej prawdopodobne od innych.
Czasami te przewidywania pomagają znakomicie i dzięki nim świat pozostaje dla nas stabilny. Czasami prowadzą do iluzji albo sprawiają, że fizycznie neutralny banan nadal wygląda trochę zbyt żółto. W obu sytuacjach możemy podejrzeć mechanizm, który zazwyczaj działa tak dobrze, że w ogóle go nie zauważamy.
Dlatego coraz mniej sensowne wydaje mi się mówienie o kolorze jak o czymś, co przedmiot po prostu „ma”, a oko po prostu „widzi”. Fizycznie możemy opisywać widmo światła, charakterystykę odbicia powierzchni, pobudzenie czopków, współrzędne w przestrzeni barw czy luminancję. To są realne i mierzalne wielkości, bez których nie da się poważnie rozmawiać o kolorze. Żaden z tych pomiarów sam w sobie nie jest jednak doświadczeniem barwy. To doświadczenie powstaje w układzie, w którym spotykają się światło, powierzchnia, receptor, otoczenie, adaptacja, pamięć i wiedza o świecie.
Można więc potraktować pamięciowy kolor banana jako mały fragment znacznie większego problemu. Percepcja jest próbą zrekonstruowania przyczyn sygnału, który właśnie otrzymaliśmy. Czasami trzeba oddzielić kolor powierzchni od koloru oświetlenia, czasami rozpoznać niedoświetlony przedmiot, czasami zignorować szum, a czasami zauważyć, że ktoś zrobił żółte białko jajka.
I być może właśnie dlatego plakat Jaéna działa tak dobrze. Nie pokazuje nam obiektu nierozpoznawalnego. Gdyby przedstawiał zupełnie abstrakcyjny kształt, nie byłoby żadnego konfliktu. Pokazuje jajko, które mózg rozpoznaje natychmiast, a potem odbiera mu jedną z regularności, które zwykle pomagają to jajko rozumieć. Kształt i struktura mówią jedno, wiedza o typowym kolorze wnosi drugie. Ten niewielki zgrzyt wystarcza, żeby obraz zatrzymał uwagę.
Kolor okazuje się więc czymś znacznie bardziej interesującym niż dekoracyjna warstwa świata. Jest informacją o obiektach i materiałach, elementem ich rozpoznawania, wskazówką dotyczącą prawdopodobnej interpretacji sceny, a czasami także oczekiwaniem, które mózg wnosi do obrazu jeszcze zanim zdążymy świadomie zastanowić się nad tym, co właściwie widzimy.
I właśnie to fascynuje mnie w kolorze
Im dłużej zajmuję się analizą kolorystyczną, tym mniej interesują mnie gotowe regułki, które trzeba przyjąć na wiarę. Znacznie bardziej interesuje mnie to, co znajduje się pod nimi: fizyka światła, biologia człowieka, psychofizjologia widzenia, sposób działania percepcji, pamięci i kontrastu. Kopię głęboko właśnie po to, żeby odpowiedzi, które daję później konkretnej osobie, były sensowne, użyteczne i możliwe do uargumentowania, a nie oparte wyłącznie na tym, że „tak się robi”.
W taki sposób pracuję podczas stacjonarnych analiz kolorystycznych i w taki sposób uczę na szkoleniu Biologiczne i fizyczne podstawy analizy kolorystycznej człowieka. Jeżeli interesuje Cię kolor właśnie od tej strony — jako zjawisko, które można obserwować, rozumieć, sprawdzać i przekładać na praktykę — zapraszam.
Źródła i dalsze czytanie
- Tanaka, J.W., Presnell, L.M. (1999). Color diagnosticity in object recognition. Perception & Psychophysics, 61, 1140–1153. PubMed
- Hansen, T., Olkkonen, M., Walter, S., Gegenfurtner, K.R. (2006). Memory modulates color appearance. Nature Neuroscience, 9, 1367–1368. DOI
- Witzel, C., Olkkonen, M., Gegenfurtner, K.R. (2018). A Bayesian model of the memory colour effect. i-Perception, 9(3). DOI
- Witzel, C., Gegenfurtner, K.R. (2018). Color Perception: Objects, Constancy, and Categories. Annual Review of Vision Science, 4, 475–499. DOI
- Valenti, J.J., Firestone, C. (2019). Finding the “odd one out”: Memory color effects and the logic of appearance. Cognition, 191, 103934. DOI
- Plikat, V., Grassi, P.R., Bannert, M.M., Bartels, A. (2026). Memory color influences conscious object perception. Neuroscience of Consciousness, 2026(1), niag055. DOI
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz