i-Weekends | 一睹神经科学艺术竞赛的顶级参赛作品

2023-04-07 07:04

i-Weekends

✍️写在前面

欢迎回到i-Weekends！这周末我们聊点科学艺术的话题。

从2011年至今，荷兰神经科学研究所每年都举办神经科学艺术竞赛，前年的获奖作品中还有中国武汉纺织大学教师陈琦的《脑波计划》（The Brainwave Project）。其实每年的获奖作品都有我很喜欢的，比如2020年获奖的这张人脑运动白质网络图：

还有2017年的作品《未知变异性》（Unknown Variability），显示了前额叶皮层中单个神经元对奖励预测刺激的反应：

艺术到底如何改变我们脑内的化学物质？希望这篇文章，可以为你的周末带来新知！🛸

全文共3582字

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无论是聆听旋律还是欣赏油画，感受艺术，都会引发我们内心一系列情感体验。这说明，艺术和大脑之间存在纠缠，且与生俱来：赏画时，镜像神经元能让我们感到如临画境，感同而身受。听音乐则可以改变我们脑内的化学物质。

在过去的11年里，位于阿姆斯特丹的荷兰神经科学研究所每年都会举办神经科学艺术竞赛，旨在探索这一交叉领域。

2022年，主办方收到100多件参赛作品，有些是受到神经科学启发的艺术家创作的，有些则是受到艺术启发的神经科学家创作的。这类顶尖作品探索了一系列理念，从“经历失去意识”到“动物模型在实验中的重要性”，均有涉猎，而这些均与我们独特的大脑有关。

夺冠作品

《无名之海》（Mare Incognito）剧照。© Mirjam Somers, Bas Czerwinski

《无名之海》

——丹妮拉·德·保利斯（Daniela de Paulis）

半睡半醒之间，我们可能会觉得自己迷失在了无意识的虚空中。这是丹妮拉·德·保利斯在其跨学科项目《无名之海》中的探索时刻。“入睡的那一刻，总是让我着迷，”她说，“从很小的时候起，我便一直觉得，这一刻极具变革性，某种程度上，也很可怕。”

神经科学艺术竞赛的获奖作品是该项目的巅峰之作：这部影片记录了她在穆拉德射电天文台平方公里阵列（Square Kilometer Array at the Mullard Radio Observatory）的银色树状天线中入睡的过程，同时，她的脑活动被转换成无线电波并直接传输至太空。

“科学兴趣，对失去意识的诗意迷恋，我们将二者融合在了一起，”她说。在影片中，剑桥大学神经科学家特里斯坦·贝金施泰因（Tristan Bekinschtein）解释了人类大脑在从清醒到进入睡眠时所经历的巨大变化。一个人睡着时，其大脑活动会阶段性地减缓，直至完全清醒。然后，当大脑切换到快速眼动睡眠（REM）时，这种突发活动激活了大脑灰质，人们便开始做梦。

当德·保利斯迷迷糊糊入睡时，她大脑中的活动转换为电波涌向宇宙，尽管她说，在星空下太冷了，根本无法做梦。“《无名之海》本质上是未知的海与未知的洋，我觉得，大脑同宇宙一样，还存在太多未知，”她解释道，“在某种程度上，它们都是科研与人类认知的下一个前沿领域。”

优秀奖

《决战卡哈尔》（Dueling Cajals）

——道恩·艾姆·亨特（Dawn M. Hunter）

道恩·艾姆·亨特是一位富布赖特学者（Fulbright Scholar，富布赖特项目是一项由美国政府推动资助的国际教育、文化和研究交流项目，依时任阿肯色州参议员J·威廉·富布赖特的提案于1946年设立。编者注），花费数周在西班牙卡哈尔学院（Cajal Institute）参观了诺奖得主圣地亚哥·拉姆·卡哈尔（Santiago Ramny Cajal）的原创作品、个人物件和死亡面具。亨特从这些作品中汲取灵感，创作出了《决斗卡哈尔》。

卡哈尔绘制的小鼠脊髓的神经胶质细胞图，1899年。© Cajal Institute (CSIC), Madrid

这幅生动的画作包含了许多对这位诺奖得主及其作品的致敬元素。亨特说，就连调色板都是对卡哈尔的颂歌，灵感来自其艺术作品的配色方案。作品中间的漩涡和线条，灵感来自卡哈尔作品中被切开的神经。后退一步，仿佛卡哈尔本人从画的黑暗面浮现出来，灵感来自于其的死亡面具中的阴影。她说，“他的两侧十分不同”。一张植物网贯穿右侧，一条蛇矗立在左侧，两者均参考了卡哈尔1906年关于神经系统结构的作品封面，该作品于同年获得诺奖。

顶部对唐吉柯德决战的描绘，是向卡哈尔对这部小说的热爱致敬。总之，亨特希望她的作品能让观众感受到一种幽默感和创造力，而这均来自于卡哈尔的作品。她说：“在我的想象中，他一定是那样的活灵活现，就如同现实中的其他人一样。”

优秀奖

《脑液和血管》（The Cerebral Fluids and Vasculature）

由黛芙妮·内森斯（Daphne Naessens）委托他人作画

人脑的一半以上都是水。博士后神经生物学家达芙妮·内森斯（Daphne Naessens）说：“我认为，很多人不关注脑液的原因在于，他们认为脑液无足轻重。”这些脑液体是她在攻读博士学位时所研究的，读博期间，她专注于研究大脑是如何保持液体稳态（fluid homeostasis）并运输溶质的。毕业时，她委托专业人士创作出了《脑液与血管》，并将其作为其论文封面。内森斯解释说，这幅水彩画代表了她研究的脑液，并被涂上了蓝色。她说：“红色的血管当然也很重要，因为我研究的是高血压小鼠的脑液。”

优秀奖

《富丽堂皇》（Opulent）

——奎林·沃霍格（Quirijn Verhoog）

这个视听作品是多层次的。《富丽堂皇》的创始人之一奎林·沃霍格说，一次旅行回家后，他受到了启发，着手创作音乐。他想探索人类如何在自然和科技的启发下诠释美。新冠肆虐，封锁在家时，创作音乐是消磨时间一剂良方。他用自制的模块化合成器制作了这首脉动而有节奏曲子。

他说：“我想表达美，所以，我选择选择了一些代表快乐与忧伤的和弦。”音乐开始曲调柔和，和弦会逐渐增强，伴有令人着迷的视觉效果，这些视觉效果均是由人工智能合成而来。

该视频是与软件工程师兼艺术家的奥德·威尔格林（Oded Welgreen）合作完成的。一种神经网络（这种人工智能与我们的大脑学习方式类似）经过训练成型，并将音乐转化为自然图像。沃霍格举例说，它可以把一个三角铁的打击声转化为一座山，速率与音乐惊人地同步。

荣誉奖

《通往绿色之路：轻足迹科学》（On the Path of Green: Science with a Light Footprint）

——安妮·维楠德（Anne Wienand）

安妮·维楠德说，拍摄这张照片，纯粹是出于科学目的。照亮的对象是一只患有肌萎缩性侧索硬化症（ALS，又名卢伽雷氏病）的小鼠。绿色通道下的摄像机捕捉这只小鼠的每一次脚步，而红色背景光使它的身体在图像数据中看起来像一个黑暗剪影。

维楠德利用这些数据来研究小鼠在病症发展过程中的步态变化。这种疾病会导致神经细胞分解，随着时间推移，患有此病的人和老鼠都会愈发虚弱。此项研究中，小鼠模型是必要的存在，使得维楠德能够测量小鼠的步态变化，而这在非动物模型（如简单细胞和干细胞）中是无法进行的。“至少在目前，科学家在有必要时使用动物模型，对于实验仍十分重要，”维楠德说，“与此同时，我们要寻找真正有效的替代方法，这点不容忽视。”

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西蒙·弗雷托利（Simone Frettoli）EEG WEAVER项目中的三件作品: 《声音》（SOUND），《和谐》（HARMONY）和《专注》（FOCUS）。

这些多彩旋涡展现了创作者西蒙·弗雷托利的脑电波。受一段有关冥想历史的启发，弗雷托利想要搞清冥想活动是否能体现在脑电波上。通过获取原始脑电波数据并通过计算机程序运行，这些抽象图形才得以生成。

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《如若热爱自然神经科学，美便无处不在》（If You Truly Love Nature Neuroscience, You Will Find Beauty Everywhere）

——肖恩·基廷（Sean Keating）

本作品再现了梵高扛鼎之作《星夜》的画面，原作中天空中的旋涡消失不见，取而代之的是脑组织切片。澳大利亚昆士兰脑研究所（Queensland Brain Institute）的博士生肖恩·基廷使用带有荧光标记的神经元，涂以蓝和白颜料，构成了天空。作品的中心代表海马体结构，带有明显旋涡，闪亮的金星代表星形胶质细胞：这类细胞控制着血脑屏障的渗透性，因其星形而得名。

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《康尼马拉抽象画》（Connemara Abstract 1c）

——彼得·菲茨杰拉德（Peter FitzGerald）

在艺术家彼得·菲茨杰拉德作品中，主线是“联合”（syndesis）概念，即将事物连结在一起。这件作品将观众的注意力与图中特定形状交织在一起。同心圆和圆点代表了注意力，当观众们聚精会神地观察它们时，它们就成为了真正的焦点。你感觉到注意力沿着弧线移动了吗？红色弧线代表注意力的运动。图案突破了观众的感知，改变了其对图像的理解，增加了观众的感知维度。这些不同的形状，每一个都代表了它们在观众大脑中引起的反应，菲茨杰拉德运用此类图形，将心理、感知和神经结合在一起，这，便构成了艺术。

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