Por qué los patrones fractales en la naturaleza y el arte reducen el estrés

Por qué los patrones fractales en la naturaleza y el arte reducen el estrés

Un helecho repite su patrón en varias escalas. Miguel , CC BY-NC

Los humanos son criaturas visuales. Los objetos que llamamos "bellos" o "estéticos" son una parte crucial de nuestra humanidad. Incluso los ejemplos conocidos más antiguos de el arte rupestre y rupestre sirve estética en lugar de roles utilitarios. Aunque la estética se considera a menudo como una calidad vaga mal definida, grupos de investigación como el mío están utilizando técnicas sofisticadas para cuantificarlo y su impacto en el observador. La conversación

Estamos descubriendo que las imágenes estéticas pueden inducir cambios asombrosos en el cuerpo, incluyendo reducciones radicales en los niveles de estrés del observador. Se estima que el estrés laboral solo le cuesta a las empresas estadounidenses muchos miles de millones de dólares anualmente, por lo que estudiar la estética tiene un gran beneficio potencial para la sociedad.

Los investigadores están desenmarañando lo que hace que las obras de arte o las escenas naturales resulten visualmente atractivas y alivien el estrés, y un factor crucial es la presencia de patrones repetitivos llamados fractales.

Patrones agradables, en el arte y en la naturaleza

Cuando se trata de estética, ¿quién mejor para estudiar que artistas famosos? Son, después de todo, los expertos visuales. Mi grupo de investigación tomó este enfoque con Jackson Pollock, que llegó a la cima del arte moderno en los últimos 1940 vertiendo pintura directamente de una lata en lienzos horizontales colocados en el piso de su estudio. Aunque hubo batallas entre los estudiosos de Pollock con respecto al significado de sus patrones salpicados, muchos estuvieron de acuerdo en que tenían una sensación orgánica y natural para ellos.

Mi curiosidad científica se agitó cuando supe que muchos de los objetos de la naturaleza son fractales, con patrones que se repiten con aumentos cada vez más finos. Por ejemplo, piensa en un árbol. Primero ves las grandes ramas que crecen fuera del tronco. Luego ves versiones más pequeñas que crecen en cada gran rama. A medida que sigue haciendo zoom, aparecen ramas más finas y más finas hasta las ramitas más pequeñas. Otros ejemplos de fractales de la naturaleza incluyen nubes, ríos, costas y montañas.

En 1999, mi grupo usó técnicas de análisis de patrones para mostrar que Las pinturas de Pollock son como fractales como patrones encontrados en el paisaje natural. Desde entonces, más de 10 diferentes grupos ha actuado varias formas de análisis fractal en sus pinturas. La capacidad de Pollock para expresar la estética fractal de la naturaleza ayuda a explicar la perdurable popularidad de su trabajo.


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El impacto de la estética de la naturaleza es sorprendentemente poderoso. En los 1980, los arquitectos encontraron que los pacientes se recuperaron más rápidamente de la cirugía cuando se les administró habitaciones de hospital con ventanas que miran a la naturaleza. Otros estudios posteriores han demostrado que el simple hecho de mirar imágenes de escenas naturales puede cambiar la forma en que el sistema nervioso autónomo de una persona responde al estrés.

fractals2 4 1¿Los fractales son el secreto de algunas escenas naturales relajantes? Ronan, CC BY-NC-ND

Para mí, esto plantea la misma pregunta que le hice a Pollock: ¿son responsables los fractales? Colaborando con psicólogos y neurocientíficos, medimos las respuestas de las personas a los fractales encontrado en la naturaleza (usando fotos de escenas naturales), arte (pinturas de Pollock) y matemáticas (imágenes generadas por computadora) y descubriendo un efecto universal que etiquetamos "fluidez fractal".

A través de la exposición al escenario fractal de la naturaleza, los sistemas visuales de las personas se han adaptado para procesar fractales con facilidad. Descubrimos que esta adaptación ocurre en muchas etapas del sistema visual, desde la forma en que nuestros ojos se mueven hasta las regiones cerebrales que se activan. Esta fluidez nos coloca en una zona de confort y por eso disfrutamos viendo fractales. Crucialmente, usamos EEG para registrar la actividad eléctrica del cerebro y técnicas de conductancia de la piel para mostrar que esta experiencia estética se acompaña de una reducción del estrés del porcentaje de 60, un efecto sorprendentemente grande para un tratamiento no médico. Este cambio fisiológico incluso se acelera tasas de recuperación posquirúrgica.

Los artistas intuyen el atractivo de los fractales

Por lo tanto, no es sorprendente saber que, como expertos visuales, los artistas han incorporado patrones fractales en sus obras a través de los siglos y en muchas culturas. Los fractales se pueden encontrar, por ejemplo, en obras romanas, egipcias, aztecas, incas y mayas. Mis ejemplos favoritos de arte fractal de tiempos más recientes incluyen La turbulencia de da Vinci (1500) La gran ola de Hokusai (1830) Serie MC Escher's Circle (1950) y, por supuesto, Las pinturas vertidas de Pollock.

Aunque prevalece en el arte, la repetición fractal de los patrones representa un desafío artístico. Por ejemplo, muchas personas han intentado falsificar los fractales de Pollock y han fallado. De hecho, nuestro análisis fractal tiene ayudó a identificar pollos falsos en casos de alto perfil. Estudios recientes de otros muestran que el análisis fractal puede ayuda a distinguir Pollocks reales de falsos con una tasa de porcentaje de éxito 93.

La forma en que los artistas crean sus fractales alimenta el debate naturaleza-contra-crianza en el arte: ¿en qué medida la estética está determinada por mecanismos inconscientes automáticos inherentes a la biología del artista, en oposición a sus preocupaciones intelectuales y culturales? En el caso de Pollock, su estética fractal fue el resultado de una intrigante mezcla de ambos. Sus patrones fractales se originaron en sus movimientos corporales (específicamente un proceso automático relacionado con el equilibrio conocido por ser fractal). Pero pasó 10 años refinando conscientemente su técnica de vertido para aumentar la complejidad visual de estos patrones fractales.

Complejidad fractal

La motivación de Pollock para aumentar continuamente la complejidad de sus patrones fractales se hizo evidente recientemente cuando estudié la propiedades fractales de las manchas de tinta de Rorschach. Estas manchas abstractas son famosas porque las personas ven formas imaginarias (figuras y animales) en ellas. Expliqué este proceso en términos del efecto de fluencia fractal, que mejora los procesos de reconocimiento de patrones de las personas. Las manchas de tinta fractales de baja complejidad hicieron que este proceso fuera feliz, engañando a los observadores para que vieran imágenes que no estaban allí.

A Pollock le disgustó la idea de que los espectadores de sus pinturas estuvieran distraídos por esas figuras imaginarias, a las que llamó "carga extra". Intuitivamente aumentó la complejidad de sus trabajos para evitar este fenómeno.

Colega expresionista abstracto de Pollock, Willem De Kooning, también pintó fractales. Cuando le diagnosticaron demencia, algunos eruditos de arte pidieron su retiro en medio de preocupaciones de que eso reduciría el componente nutritivo de su trabajo. Sin embargo, aunque predijeron un deterioro en sus pinturas, su trabajos posteriores transmitió una paz falta de sus piezas anteriores. Recientemente, se mostró la complejidad fractal de sus pinturas a caer constantemente mientras se desliza en la demencia. El estudio se centró en siete artistas con diferentes condiciones neurológicas y destacó el potencial de utilizar obras de arte como una nueva herramienta para el estudio de estas enfermedades. Para mí, el mensaje más inspirador es que, al combatir estas enfermedades, los artistas aún pueden crear bellas obras de arte.

Mi principal investigación se centra en desarrollar implantes de retina para restaurar la visión a las víctimas de enfermedades retinianas. A primera vista, este objetivo parece muy lejos del arte de Pollock. Sin embargo, fue su trabajo el que me dio la primera pista sobre la fluidez fractal y el papel que pueden desempeñar los fractales de la naturaleza para mantener bajo control los niveles de estrés de las personas. A Asegúrate de que mis implantes bioinspirados induzcan la misma reducción del estrés al mirar los fractales de la naturaleza como lo hacen los ojos normales, imitan de cerca el diseño de la retina.

Cuando comencé mi investigación de Pollock, nunca imaginé que informaría los diseños de ojos artificiales. Sin embargo, este es el poder de los esfuerzos interdisciplinarios: pensar "fuera de la caja" conduce a ideas inesperadas pero potencialmente revolucionarias.

Sobre el Autor

Richard Taylor, Director del Instituto de Ciencia de los Materiales y Profesor de Física, Universidad de Oregon

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.

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