当灰度成为彩色的序曲：神经认知机制更偏好这种“渐入佳境”的视觉序列

研究背景

在人类感知外部世界的过程中，视觉占据了主导地位——据估计，超过80%的外部信息是通过视觉获取的，而在最初的20秒内，色彩贡献了近80%的感知属性。色彩不仅是构建沉浸感和审美偏好的核心要素，更能直接诱发强烈的情感共鸣。

以往的研究多集中于对比彩色与灰度图像在静态展示下的差异，发现彩色图像能显著增强情绪反应并提升图像的视觉复杂性。然而，大脑对艺术的加工并非孤立发生，而是一个动态的序列过程。当我们将“色彩”视为一种随时间展开的叙事变量时，一个问题随之浮现：视觉刺激的“出场顺序”（Sequence）是否会重塑我们的审美体验？例如，是先看灰度草图再看彩色成品更能打动人心，还是反之亦然？此前，关于色彩暴露顺序如何调节神经激活与眼动行为之间的动态交互，科学界尚缺乏深入的实证研究。因此，来自韩国高校的研究团队开展了一项多模态研究，旨在通过客观的神经生理指标，揭示“灰度→彩色”这一序列对风景画审美注意的系统性调节机制。

研究方法

本研究采用被试内设计，招募了31名本科生（21名女性，10名男性，年龄21-29岁）。研究选取了10幅著名的彩色风景画，并通过图像处理技术生成了对应的消色差（灰度）版本，共计20个视觉刺激。

实验设置了两种核心条件：

条件A（灰度→彩色）： 先展示15秒灰度画作，随后展示15秒对应的彩色画作。

条件B（彩色→灰度）： 先展示15秒彩色画作，随后展示15秒对应的灰度画作。

为了捕捉毫秒级的认知变化与脑部反应，研究采用了多模态同步记录技术：

神经成像：使用韩国OBELAB的便携式功能性近红外光谱仪（fNIRS，型号NIRSIT），实时监测前额叶皮层48个通道的血流动力学反应，以反映大脑的认知与情感激活状态。

眼动追踪：使用瑞典的Tobii Pro Spectrum眼动仪，以1200Hz的高采样率记录注视点、扫视路径及瞳孔直径变化。

此外，被试在每组刺激观看后还需完成关于“匹配度”、“感觉”和“沉浸感”的主观问卷评分。

图1 实验设计

图2 fNIRS和眼动追踪多模态同步记录

研究结果

研究发现，色彩不仅仅是视觉特征，其出现的时机对神经认知过程有着显著的调节作用：

1.神经激活：迟来的色彩引发更强的脑区共鸣

fNIRS数据显示，相比于条件B，条件A（灰度→彩色）在展示彩色画作阶段诱发了更强烈的大脑活动。具体表现为左背外侧前额叶皮层（Left DLPFC）以及双侧眶额皮层（Bilateral OFC）的氧合血红蛋白（HbO）浓度显著升高。DLPFC与认知控制和审美评价相关，而OFC则是处理奖赏价值的核心区域。这表明，当色彩在灰度图像铺垫后出现时，大脑调动了更多的神经资源进行深度加工。

图3 前额叶血氧响应差异t值热力图

图4 显著脑区HbO浓度变化箱线图（*/**表示统计显著性）

2.眼动行为：灰度铺垫加速了视觉捕获并延长了注视

眼动数据揭示了有趣的注意模式差异。与直觉相反，条件A（灰度→彩色）实际上引发了更快的首次注视（156.2ms vs 369.7ms），这说明在灰度对比下，随后出现的彩色图像具有更高的视觉显著性，能瞬间抓住眼球。同时，条件A还诱发了更长的总注视时长和更大的瞳孔直径。瞳孔扩张通常对应着更高的生理唤醒水平，表明这种顺序带来了更持久的探索兴趣。

图5 眼动注视时长指标对比（条件A：灰→彩）

3.主观感受与神经活动的关联

在主观问卷中，被试认为条件A下的画作色彩与内容“匹配度”更高，带来的“感觉”更好。多模态联合分析发现，左眶额皮层（Left OFC）的激活程度与主观的“感觉”评分呈现极强的正相关趋势。值得注意的是，虽然该相关性在经过严格的FDR多重比较校正后呈边缘显著，但这仍强烈提示：我们在欣赏艺术时产生的愉悦感，在神经层面上可能与负责价值编码的眶额皮层活动密切相关。

图6 主观审美评价三维度对比热力图

图7 左眶额皮层激活与情感体验的相关性散点图（Pearson's r = 0.99）

结论和意义

本研究证实，通过调整视觉信息的呈现顺序——即先展示信息量较低的灰度图像建立基线，再引入彩色信息——可以利用大脑的预测机制，有效提升观众的生理唤醒水平和审美情感评价。

这一发现为博物馆策展与展览设计提供了新的优化思路：在展示彩色杰作前，先呈现其灰度版本或单色习作，可能比直接展示更能引导观众进行深度的审美加工。不过，鉴于本研究样本主要为年轻群体且仅使用了风景画，未来还需在更广泛的艺术形式中验证这一结论。

DOI：10.3389/fnhum.2025.1719224

引用：Jeong, H., & Kim, S. (2025). Attentional responses to the color exposure sequence of landscape paintings: evidence from fNIRS and eye-tracking. Frontiers in Human Neuroscience, 19, 1719224.