Durante tre viaggi a Londra all'inizio del XX secolo, Claude Monet dipinse più di 40 versioni di una singola scena:il ponte di Waterloo sul Tamigi. Il soggetto principale di Monet non era il ponte in sé, però; era più affascinato dal paesaggio e dall'atmosfera della scena, con la sua luce passeggera, nebbia, e nebbia.

Otto dipinti di questa serie di nebbie londinesi sono il fulcro della mostra della Memorial Art Gallery Monet's Waterloo Bridge:Vision and Process. Un maestro riconosciuto della pittura di paesaggio, Monet fu un fondatore integrale del movimento impressionista, che abbracciava la filosofia di esprimere gli effetti sensoriali fugaci in una scena.

Ma come fa Monet a rappresentare la stessa scena in momenti diversi della giornata e in condizioni diverse? E come fa uno spettatore a vedere le pennellate di colore di un artista come un'immagine coesa, e colori molto diversi come lo stesso ponte?

Con ciascuno dei dipinti della serie, Monet manipola la percezione dello spettatore in un modo che gli scienziati dell'epoca non comprendevano completamente. Oggi, ricerche come quella condotta presso il Center for Visual Science dell'Università di Rochester, fondata nel 1963, fornisce informazioni sulla complessità del sistema visivo, illuminando i processi di Monet e le complessità del suo lavoro.

In che modo i nostri occhi e il nostro cervello lavorano insieme per permetterci di vedere i colori?

La Memorial Art Gallery ha collaborato con il Carnegie Museum of Art e il Worcester Art Museum per analizzare i pigmenti di colore usati da Monet nella sua serie Waterloo Bridges. Hanno scoperto che Monet ha usato una tavolozza di colori molto limitata nella sua serie Waterloo Bridge, ma era ancora in grado di evocare una vasta gamma di ambienti. Come ha fatto questo?

La risposta riguarda il modo in cui i nostri occhi assorbono le lunghezze d'onda della luce, che il nostro cervello interpreta, dice David Williams, professore di ottica a Rochester e direttore del Center for Visual Science di Rochester. Nella retina dell'occhio, ci sono tre tipi di coni:blu, che è sensibile alle corte lunghezze d'onda della luce; verde, che è sensibile alla media lunghezza d'onda; e rosso, che è sensibile alla lunghezza d'onda lunga. Questi segnali tricromatici "sono molto semplici, eppure le miriadi di sfumature di colore che sperimentiamo derivano proprio da quelle tre, "dice Williams, il cui laboratorio, negli anni '90, è stato il primo a visualizzare tutti e tre i tipi di coni in una retina umana vivente ea identificare come sono disposti i coni.

Dalla retina, i segnali viaggiano lungo il nervo ottico fino alla corteccia visiva nella parte posteriore del cervello. I segnali vengono quindi trasmessi avanti e indietro tra la corteccia visiva e altre parti del cervello di livello superiore, compresi coloro che sono coinvolti nell'attenzione, memoria, Esperienza, e pregiudizi. Il compito del cervello è quello di integrare le informazioni sensoriali dagli occhi in pezzi:linee, forme, e profondità e costruirli in oggetti e scene.

Come il cervello vede il colore

In che modo il sistema visivo è diventato così complicato?

Per illustrare questa complessità del sistema visivo umano, Duje Tadin inizia spesso la sua lezione sulla percezione chiedendo agli studenti che cosa è più difficile:matematica o visione?

La maggior parte delle persone dice matematica.

"Certo, questa è una domanda trabocchetto, "dice Tadino, un professore di cervello e scienze cognitive a Rochester, che studia i meccanismi neurali della percezione visiva. "La matematica è più difficile per noi perché così poco del nostro cervello è dedicato a questo mentre circa la metà del cervello è dedicata alla percezione". Prendi i computer, Per esempio. I programmi di visione artificiale sono ancora molto indietro rispetto a ciò che gli umani possono fare, eppure anche gli smartphone più piccoli possono eseguire calcoli complessi. "Questo perché la matematica è semplice e c'è sempre una risposta corretta, " Tadin dice. "La percezione è fortemente interconnessa con altri aspetti dell'elaborazione del cervello. Le tue precedenti esperienze, le tue aspettative, il modo in cui presti attenzione, tutte queste altre cose che non sono necessariamente legate alla percezione influenzano in realtà il modo in cui percepisci le cose".

Visione umana, poi, è "un massiccio processo di ricostruzione, " dice Woon Ju Park, un ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Tadin, che ha aiutato a mettere insieme la mostra compagno del MAG Seeing in Color e Black-and-White. "Questo rende la nostra percezione a volte diversa dal mondo fisico esistente al di fuori di noi."

Come percepiamo le forme 3D su una tela 2D?

Uno dei modi in cui un artista come Monet sfrutta la percezione è dipingere una scena tridimensionale su una tela bidimensionale. Il processo è simile a quello che fanno gli occhi e il cervello, Tadin dice:i nostri occhi sono curvi, ma essenzialmente un mondo tridimensionale viene proiettato, capovolto, su una retina piatta. Il cervello deve collegare i puntini, gira l'immagine con il lato destro in alto, ed estrarre questa terza dimensione mancante. Monet "inganna" il cervello di uno spettatore rappresentando elementi di luce, ombra, e contrasto per dipingere l'"illusione" di un ponte tridimensionale.

"Puoi sapere che è un'illusione, ma il tuo cervello raggruppa automaticamente le cose e ti fa sapere che è una scena tridimensionale, " Dice Tadin. Monet descrive le cose che sono più lontane, come le ciminiere della serie Waterloo Bridges, come più piccole e sfocate per dare un senso di profondità. La funzione di raggruppamento del cervello ci permette anche di vedere la forma di un ponte, fiume, e ciminiere prima di vedere le singole pennellate di colore di Monet.

"L'obiettivo della nostra percezione visiva non è quello di darci un'immagine accurata dell'ambiente che ci circonda, ma di darci l'immagine più utile, " dice Tadin. "E il più utile e il più preciso non sono sempre gli stessi."

Come percepiamo la luce nei dipinti di Monet?

L'illuminazione di un oggetto, Per esempio, può alterare la percezione. Questo perché ciò che arriva ai nostri occhi quando osserviamo un oggetto è una combinazione dell'illuminazione che cade sull'oggetto e delle proprietà intrinseche dell'oggetto stesso, dice Williams. "Il tuo cervello ha una vera sfida, ovvero capire cosa c'è di vero su questo oggetto anche se ciò che arriva al tuo occhio è radicalmente diverso a seconda di come viene illuminato."

Quando prendi un oggetto come un foglio di carta bianco, sarà quasi sempre interpretato come bianco, un fenomeno noto come costanza del colore, anche se la luce che arriva all'occhio dalla carta sarà notevolmente diversa nel colore a seconda di come è illuminata. Per esempio, se metti fuori la carta, apparirà ancora bianco nella luce del mattino, A metà giornata, e quando il sole tramonta, anche pensato "se dovessimo fare misurazioni oggettive della luce che entra nel tuo occhio in quelle varie circostanze, sarebbero molto diversi, " lui dice.

Il Waterloo Bridge stesso non cambia mai colore, ma Monet lo dipinge mescolando pigmenti di colore che differiscono per luminosità, tonalità (la relativa luminosità o oscurità di un colore), e intensità (saturazione di un colore) per rappresentare l'alba, luce diretta, e crepuscolo. Il cervello è in grado di assorbire l'illuminazione che illumina l'intera scena, integrare le informazioni, e fare inferenze. Se tutti gli oggetti hanno una dominante bluastra, ad esempio, il cervello è in grado di dedurre che è molto probabile che sia giorno con un cielo azzurro. Se gli oggetti hanno una dominante rossastra, il cervello deduce che molto probabilmente il tramonto si avvicina, dice Williams. In definitiva, "Il lavoro di Monet sottolinea quanto possa essere diversa la stessa scena, a seconda di come è illuminato. Ma qualsiasi persona con una normale visione dei colori guardando questa serie saprà:il ponte è di mattoni grigi, non importa che ora del giorno sia, perché il cervello ha sviluppato trucchi intelligenti per stimare le vere proprietà degli oggetti nonostante la ricca varietà di condizioni di illuminazione che normalmente incontriamo".

Il fenomeno della costanza del colore, che gli scienziati della visione hanno studiato per molti anni, ha ricevuto ampia attenzione diversi anni fa nella famigerata illusione del vestito, in cui le persone che guardavano la stessa immagine di un vestito lo vedevano blu e nero o bianco e oro. Mentre il vestito stesso era in realtà blu e nero, le persone facevano ipotesi diverse su come il vestito fosse illuminato, quale, a sua volta, portare a diverse percezioni del colore del vestito stesso. "Molti ricercatori fino a quel momento avevano supposto che chiunque avesse una normale visione dei colori avesse percezioni più o meno simili, " Dice Williams. "Le notevoli differenze nell'interpretazione del vestito da parte delle persone sono state davvero una rivelazione, nessun gioco di parole inteso, per molti nella comunità della visione."

Un'altra cosa da sapere sulla percezione del colore è che è relativa:un colore cambia mentre interagisce con altri colori che lo circondano. Monet spesso applica colori nettamente diversi fianco a fianco, senza mescolarli, una tecnica che sfrutta il contrasto simultaneo:lo stesso colore apparirà in modo diverso se accostato a colori diversi. Le pennellate ruvide, poi, sono ciascuno "come macchie di luce che stimolano i nostri occhi, " Park dice. "Gli spettatori possono utilizzare i propri processi ricostruttivi nel cervello per integrare quei cerotti in oggetti coerenti che sono significativi per loro".

Mentre i nostri occhi e il nostro cervello lavorano per mettere insieme una visione coesa del mondo, un artista impressionista come Monet è in grado di fare il contrario di decostruire una scena in singole pennellate, lei dice. "Monet scompone le sue esperienze percettive in diverse unità di base dell'elaborazione visiva, "compresi colore e forma, piuttosto che concentrarsi sull'oggetto del ponte stesso.

Come vede l'arte una persona daltonica o con disturbi visivi o cerebrali?

Uno dei modi più importanti per capire come funziona la visione umana per integrare le parti in un tutto è capire cosa succede quando non funziona. Tadino, ad esempio, lavora per trattare e diagnosticare in modo più accurato le discrepanze visive atipiche associate all'autismo e alla schizofrenia.

"Sappiamo che nella schizofrenia, la percezione visiva cambia, " dice Tadin. "Una persona con schizofrenia può avere allucinazioni visive, ma anche il loro trattamento delle informazioni sensoriali in arrivo dagli occhi è atipico, dando luogo a diverse esperienze visive, che influenzano il modo in cui si percepisce e si crea l'arte."

Williams e i suoi colleghi stanno lavorando su approcci per restituire la vista ai non vedenti, o sostituendo i fotorecettori a cono talvolta distrutti da malattie retiniche o convertendone altri, cellule non danneggiate nella retina, che normalmente non sono sensibili alla luce, in cellule sensibili alla luce che possono sostituire i coni. "Il daltonismo può essere considerato una forma molto lieve di queste malattie, in cui a una persona manca tipicamente solo uno dei tre coni responsabili della visione diurna, " dice Williams.

Come vedono l'arte i daltonici

Esistono tre tipi principali di daltonismo:

• Un protanope è daltonico rosso-verde, manca di coni rossi, e ha difficoltà a distinguere tra rosso, verde, e giallo; i ricercatori si aspettano che il colore del loro mondo vari dal blu al bianco fino al giallo senza la percezione dei rossi e dei verdi.
• Un deuteranope è daltonico rosso-verde, manca di coni verdi e, come un protanope, i ricercatori si aspettano che il colore del loro mondo vari dal blu al bianco fino al giallo senza la percezione dei rossi e dei verdi. Perché hanno coni sensibili alla luce rossa, gli oggetti rossi appariranno più luminosi al deuteranope rispetto al protanope.
• Un tritanope è daltonico blu-giallo, manca di coni blu, e ha difficoltà a distinguere tra blu e giallo; i ricercatori si aspettano che il loro mondo appaia in varie sfumature di rosso, bianco, e verde.

Ancora, non possiamo mai sapere cosa vede un'altra persona, un enigma che ha sconcertato anche i filosofi e che continua a occupare la ricerca scientifica oggi. Sebbene la maggior parte di noi dia per scontata la visione come un processo inconscio che ci consente di acquisire e interpretare le informazioni, Tadino dice, "è molto più difficile per noi studiare cose che sono facili per noi."