O estudo do comportamento humano através do cérebro, focado na cognição cromática

The study of human behavior through the brain, focused on chromatic cognition

Silva, F.

FA–ULisboa - Faculdade de Arquitetura da Universidade de Lisboa

Retirado de: http://convergencias.esart.ipcb.pt

RESUMO: Os seres humanos estabelecem relações pessoais com a Cor. No entanto, a maioria de nossas reações ainda são desconhecidas. Recentemente verifica-se a existência de pesquisas em que são identificadas as áreas do cérebro que são activadas durante o fenómeno cromático, assim como podemos medir o comportamento dos humanos no que diz respeito às questões de cores. O cérebro visível consiste em múltiplas áreas funcionalmente especializadas que recebem o seu input em grande parte de duas áreas do cérebro conhecidas como V1 e a área ao redor desta conhecida como V2. Estas são atualmente as áreas visuais mais bem mapeadas, mas não são as únicas. Através destas áreas o Ser Humano percebe a Cor e estas podem ser mais ou menos estimuladas quando vemos cores diferentes. Assim, encontra-se em desenvolvimento uma quasi-experiência com utilizadores recorrendo ao uso da Realidade Virtual (VR), a fim de se poderem verificar as reações cerebrais às diferentes dimensões das cores, em especial a cognição da Cor, comparando os resultados obtidos com os de outros métodos anteriormente utilizados, tais como pesquisa por inquérito, observação direta e revisão da literatura. Este artigo centra-se na aquisição de conhecimento científico na área da cognição cromática, que pode servir como ferramenta projetiva para designers, bem como uma referência ao uso de Cor para os utilizadores em geral. Como os resultados esperados, pretendemos conseguir uma sistematização do conhecimento científico reutilizável por todos no âmbito da interação Cor/Utilizador; e produzir linhas de orientação que possam vir a servir como uma ferramenta projetiva para o uso e aplicação da Cor em projetos de design.

PALAVRAS-CHAVE: cor, perceção cromática, cognição cromática, comportamento humano, sistemas cognitivos do cérebro, design

ABSTRACT: Human Beings establish personal relationships with Colour. However, most of our reactions are still unknown. Recently there has been research which identifies the areas of the brain that are activated during the chromatic phenomenon, as well as we can measure the behavior of humans with regard to colour issues. The visible brain consists of multiple functionally specialized areas that receive their input largely from two areas of the brain known as V1 and the area around it known as V2. These are currently the best mapped visual areas, but they are not the only ones. Through these areas the Human Being perceives Colour and these can be more or less stimulated when we see different colours. Thus, a quasi-experience with users is being developed using Virtual Reality (VR), in order to verify the brain reactions to the different colour dimensions, in particular colour cognition, comparing the results obtained with those of other methods previously used, such as survey, direct observation and literature review. This paper focuses on the acquisition of scientific knowledge in the area of chromatic cognition, which can serve as a projective tool for designers, as well as a reference to the use of Colour for users in general. As expected results, we intend to achieve a systematization of scientific knowledge reusable by all within the scope of interaction Colour/User; and produce guidelines that could serve as a projective tool for the use and application of colour in design projects.

KEYWORDS: colour, chromatic perception, chromatic cognition, human behavior, cognitive systems of the brain, design

1. Introdução 

O presente artigo centra-se na percepção e cognição da cor, e a sua importância para o design e o desenvolvimento projetual em design. Apesar de existirem alguns estudos no âmbito desta temática, continuam a ser insípidos e muitos deles pouco científicos, pelo que se considera não só uma temática actual, como pertinente. Após o recurso a métodos como a pesquisa por inquérito, observação direta e revisão da literatura, numa primeira fase, apresenta-se agora a segunda fase, uma quasi-experiência com utilizadores recorrendo ao uso da Realidade Virtual (VR), a fim de se poderem verificar as reações cerebrais às diferentes dimensões das cores, em especial a cognição da Cor, comparando os resultados obtidos com os métodos previamente utilizados. 
As ondas de luz afetam-nos em cada minuto das nossas vidas e entram no nosso sistema de energia, quer estejamos acordados, quer estejamos dormindo, sejamos visuais ou cegos. O nosso crescimento, pressão arterial, pulsação, temperatura, atividade muscular, sistema imunológico, etc., todos são afetados pelos raios da luz. Os raios coloridos afetam não só os nossos corpos, mas também as nossas emoções, disposições e faculdades mentais. 
Como seres altamente coloridos, as nossas formas são feitas de cores vibrantes e sempre em mudança, e o Ser Humano responde de forma ativa ou passiva aos impulsos cromáticos em tudo o que fazemos. Todos nós temos um relacionamento pessoal com a Cor. Muitas vezes, damo-nos um tratamento de cores instintivo, apenas escolhendo roupas de uma determinada cor ou colocando em torno de nós certas cores, nas nossas casas, jardins ou nos ambientes de trabalho. A maioria das nossas reações é, no entanto, inconsciente e só quando começamos a usar a cor de maneira informada, podemos aproveitar essa extraordinária força vital para melhorar a qualidade de vida e nosso bem-estar [1]. O Ser Humano, durante a sua evolução, criou reações psicológicas e fisiológicas à cor, embora em muitos casos não possam ser controladas nem explicadas objectivamente; contudo, tornam a cor como um meio necessário para a informação, comunicação e compreensão do meio ambiente. A cor tem a função de atrair a atenção, transmitir informações, adicionar emoções e estimular ilusões [2].
Através da compreensão dos efeitos de cor fisiológica e psicológica, podemos selecionar as melhores cores para nossas roupas, para nossos ambientes domésticos e de trabalho. Não há muitos estudos sobre o assunto, e mesmo aqueles são meramente descritivos de um período ou tempo. Até agora, nunca houve uma tentativa de entender o fenómeno global. Este artigo apresenta um projeto de investigação, que visa compreender a correlação entre as declarações humanas quando vêem diferentes cores, usando metodologias de pesquisa por inquérito e observação direta, e as áreas do cérebro que são ativadas quando os seres humanos vêem uma cor específica, usando sistemas cognitivos artificiais. 
Os principais objetivos do projecto de investigação centram-se na aquisição de conhecimento científico na área que pode servir como ferramenta projetiva para designers, bem como contribuir, através da disseminação de seus resultados, como referência ao uso de cor para usuários em geral. 
Ao longo do projecto, utilizou-se uma metodologia mista, qualitativa e quantitativa, intervencionista e não intervencionista, de pesquisa centrada no utilizador, com design participativo, utilizando o inquérito, a observação direta e uma quasi-experiência, apoiados por meios mecânicos, em laboratório, utilizando sistemas cognitivos artificiais e a realidade virtual. 

 

2. Código de cores 

"O código é um sistema de princípios que concede um certo valor a certos sinais. O valor é mencionado e não significa, a fim de dar um caráter mais geral, porque a significação é usada apenas em relação à comunicação entre seres humanos; no entanto, um sistema de comunicação pode ser operado entre máquinas. A relação entre máquinas é feita por códigos de valores porque elas não entendem o significado dos sinais. Na comunicação humana, o receptor tem um ato voluntário de comparação entre mensagem e código e descodifica a mensagem "[3]. 
Este tipo de mensagem é visual e os sinais devem corresponder às próprias necessidades perceptivas, as quais pertencem aos seres humanos. Portanto, o sistema de princípios deve conceder um certo valor a certos sinais para se tornar um código e esse certo valor tem uma base significativa. Em termos de Cor, particularmente da linguagem cor/espaço, a organização dos códigos obedece a regras gerais que estão estritamente ligadas à possibilidade de manipulação da linguagem da cor, aos limites e limiares diferenciais da capacidade perceptiva em geral, sejam os sinais, seja do campo visual e das categorias de significação que são abraçadas pelo idioma da cor, como analisado antes, de acordo com os sinais de cor/espaço que são a comunicação de cor, e aqueles que se comunicam por cor, ou com caracteres de sinais simples, de sinais sobrepostos ou de supersignos. Assim, os códigos cromáticos são organizados como tendo os repertórios de sinais de cor/espaço como base, programados de acordo com categorias e classes de sombra ou tons, e dependem da gama de repertórios de sinais dos indivíduos que participam do processo comunicativo, tendo em consideração o meio ambiente e o contexto de experiência comum. Os códigos primários e principais de cor/espaço são organizados de acordo com solicitações de tipos de tons harmónicos, extensão de limites e níveis de diferenciação entre sombras ou tons.
Por esses códigos, que são aplicáveis à programação de idiomas para todos os campos do projeto, pode-se definir os tipos de harmonização cromática que, a partir de um grupo de sinais de cor/espaço, constituem um novo indicador de sinal de uma determinada situação comunicativa caracterizada como uma mensagem pela qualidade total e pela quantidade de vibrações visuais entre tons que transmite. Tendo como base a formação de repertórios de sinais, os códigos de sinais de cor/espaço sobrepostos, para designação de intenções comunicacionais de algo mais que cor/espaço, são definidos de acordo com a solicitação do contexto. Estes códigos seguem a estrutura comunicacional comum das linguagens que lhes são aplicadas, além da referência cromática dada pelo código anterior, a qualificação estabelecida pela estrutura comunicativa. As seleções de unidades de interesse na codificação são aplicadas aos repertórios de sinais e, para o conjunto, é estabelecido um sistema de regras para a transmissão da mensagem [1]. 

 

3. Neurociência da Cor

Para poder abordar a Cor, é preciso entender o cérebro e como funciona o sistema nervoso. A neurociência estuda o sistema nervoso, particularmente no que diz respeito aos Seres Humanos. Este campo é significativo para o estudo da Cor, pois permite um entendimento (tanto quanto a ciência médica permite) do processo envolvido entre a chegada da onda de luz e as reações físicas, que resultam no interior do corpo humano. A visão cromática resulta de um processo muito complexo, no qual o sistema nervoso faz uma comparação da intensidade da luz em vários comprimentos de onda, através de interações específicas, que são conhecidas por serem diferentes das necessárias para produzir a percepção de outras propriedades do universo visual. 
Sabe-se que as pessoas só vêem Cor quando a luz e os sinais cromáticos que chegam do olho atingem o cérebro. A estrutura do olho não é de todo simples. A própria estrutura da retina é muito complexa e atua como a função do primeiro nível de interpretação da luz. À medida que a cor de um determinado comprimento de onda atinge a retina, todos os fotorreceptores capazes de responder fazem isso. A combinação dos receptores que respondem permite que o cérebro interprete a cor exata da luz. Por exemplo, se a luz com um comprimento de onda de 600 nm (nonómetros) atinge a retina, 30% dos fotorreceptores verdes respondem em conjunto com 55% ou 64% dos receptores vermelhos. A partir desta informação, o cérebro calculará que a cor em questão é laranja. A razão pela qual há duas respostas vermelhas possíveis deve-se ao fato de que 60% da população possui o aminoácido na posição 180 da proteína opsin, enquanto o resto tem alanina nessa posição. Portanto, embora todos eles descrevem vermelho e as suas variações da mesma maneira, é provável que possa haver uma diferença na percepção de cor.
Da retina, a informação visual passa para o nervo óptico, unindo-se ao quiasma óptico. Aqui, as imagens são organizadas de forma a que a informação que um ou ambos os olhos vejam no lado esquerdo da visão seja direcionada para a metade esquerda do cérebro e vice-versa. Com a ajuda de ambos os olhos focados no mesmo objeto, o Ser Humano pode perceber a profundidade e a distância, enquanto cada olho produz uma imagem ligeiramente diferente do mesmo objeto. O córtex visual do cérebro completa a tarefa de organizar a informação visual, que começou na retina. Conforme mencionado anteriormente, os processos no cérebro são mal compreendidos, embora a breve descrição acima reflita estudos médicos atuais [1]. 
"O sistema visual é adaptado para obter um máximo de informações com um mínimo de esforço: o que não é exigido imediatamente, ou pode ser considerado como adquirido, pode ser considerado redundante; o olho evoluiu para ver o mundo em cores imutáveis, independentemente da iluminação sempre imprevisível, deslocadora e desigual "[4]. 
Graham [5] realizou estudos em gatos para determinar o papel das várias áreas do cérebro (apenas uma pequena pesquisa foi realizada em seres humanos). Cinco áreas foram identificadas dentro do cérebro do gato, que controlam a percepção de: forma; movimento; cor; e coordenação de forma e movimento; e coordenação de movimento e cor. A percepção da forma é, portanto, muito importante para gatos, com movimento e cor, respectivamente, em segundo e terceiro lugares. 
Uma vez que a informação visual atingiu o cérebro humano, ela é interpretada através dos vários elementos presentes nesta estrutura. O Ser Humano tem vários tipos de memória que correspondem a vários locais de cérebro. Supõe-se que as memórias de funções específicas, com locais mais ou menos identificados, correspondem à localização cortical. Embora ambos os lados do cérebro estejam envolvidos em funções mentais, é sabido que cada lado tem suas funções específicas. O córtex cerebral contém 90% de todas as células nervosas, e recebe e interpreta os impulsos sensoriais. O cérebro contém o processo voluntário e consciente, com o lado direito controlando a imaginação e o lado esquerdo controlando a lógica. O tálamo decifra a visão, a audição, o gosto e o tato; o hipotálamo regula a pressão sanguínea e a temperatura corporal, traduzindo as emoções nas respostas físicas (do tipo fisiológico). A glândula pituitária é a maior glândula endócrina do corpo, controlando todas as outras glândulas; o cerebelo é responsável pela coordenação muscular; e a formação direta regula a emoção. Todas estas glândulas estão interligadas e relacionadas na resposta aos estímulos visuais. Questões sobre o papel do córtex estriado, a primeira área visual do cérebro de mamífero superior, na percepção de cor, foram reiniciadas recentemente [6]. 
As células no córtex estriado são excitadas pela luz de uma distribuição de comprimentos de onda e inibidas pela luz de outra distribuição, caindo em uma pequena região do espaço. As regiões adjacentes ou circundantes mostram o padrão oposto de respostas. As células, portanto, respondem de forma otimizada às bordas com um contraste cromático específico que atravessa o centro e rodeia as regiões dos seus campos receptivos espaciais. Essas descobertas sugerem que o processamento específico da Cor começa mais cedo no sistema visual do que se pensava anteriormente. Os primeiros mecanismos de constância da cor, a nossa capacidade de reconhecer as cores dos objetos, independentemente da cor da luz que os ilumina, podem ocorrer no córtex estriado. Se assim for, as pessoas sem córtex estriado, como algumas pessoas mais idosas, perderão o processamento de contraste de cores.

 

4. Cognição e Sistemas Cognitivos artificiais

Os sistemas cognitivos artificiais são um campo emergente. A cognição antecipa a necessidade de ação e desenvolve a capacidade de prever o resultado dessas ações. O campo dos sistemas cognitivos artificiais tem como objetivo final a criação de sistemas informáticos que possam interagir com humanos. Envolve autonomia, aprendizagem e desenvolvimento, memória e prospecção, conhecimento e representação, bem como cognição social. Isto acontece com base em uma caracterização de sistemas cognitivos como sistemas que exibem comportamentos orientados a objetivos adaptativos, antecipados e proposíveis [7]. 
A cognição implica uma capacidade de entender como as coisas podem ser e levar isso em consideração ao determinar como agir [8]. Um sistema cognitivo exibe um comportamento efetivo através da percepção, ação, deliberação, comunicação e através de uma interação individual ou social com o meio ambiente. A característica de um sistema cognitivo é que ele pode funcionar efetivamente em circunstâncias que não foram planeadas explicitamente quando o sistema foi projetado. Ou seja, tem algum grau de elasticidade e é resiliente diante do inesperado [9]. 
"Os estados mentais estão sempre baseados em estados físicos reais ou imaginados, e os operadores do espaço problemático sempre se expandem para capacidades primitivas com ações executáveis" [10]. 
Para os sistemas cognitivos, a cognição é representativa em um sentido forte e particular: implica a manipulação de representações simbólicas explícitas do estado e do comportamento do mundo externo para facilitar a interação apropriada, adaptativa, antecipatória e efetiva e o armazenamento do conhecimento adquirido dessa experiência para argumentar ainda mais efetivamente no futuro [11]. 

 

5. Desenvolvimento da parte experimental (quasi-experiência)

Este projeto de investigação já alcançou resultados importantes, que vão para além da revisão da literatura sobre o tópico investigativo em causa, devido, sobretudo, à fase empírica do projeto. Através de pesquisas recentes, sabemos quais áreas do cérebro que são ativadas, bem como podemos medir o comportamento dos Seres Humanos no que diz respeito às questões relacionadas com a Cor. Assim, uma experimentação com utilizadores encontra-se em desenvolvimento, com o objectivo de se verificarem as reações cerebrais às diferentes dimensões da Cor, comparando os resultados desta fase experimental com os obtidos pelos outros métodos anteriormente utilizados. 
Para se estar ciente da cor vista, é preciso interagir diretamente com o cérebro de uma pessoa, interceptando a informação na fonte e traduzindo-a num mapa cognitivo de cores. Para conseguir isso, tivemos que usar uma interface cérebro-computador usando eletroencefalografia (EEG) e realidade virtual. EEG, é o processo de registar as ondas cerebrais de uma pessoa através de elétrodos fixados diretamente ao crânio. O EEG tem o potencial de desbloquear uma Realidade Virtual (RV) verdadeiramente imersiva, ao capturar as ondas cerebrais de uma pessoa enquanto elas estão no mundo da RV, e de traduzir esses sinais em movimento originado pelos participantes.
Portanto, é relativamente fácil detectar impulsos elétricos que emanam de um cérebro. No entanto, o sinal por vezes está tão nublado, que é difícil a descodificação dos dados. EEG provou ser eficaz na detecção de fenómenos cerebrais gerais, tais como as áreas do cérebro ativadas quando as pessoas vêem uma cor específica. 

 

6. Resultados

Até agora, trabalhámos com um grupo de 43 voluntários com idades compreendidas entre os 23 e os 41 anos; e outro grupo de 52 voluntários com idades compreendidas entre os 45 e os 67 anos. Foi utilizado um capacete para fornecer a sensação da Cor através da realidade virtual de Cor, usando a realidade virtual imersiva. Hoje em dia, os capacetes de realidade virtual tornaram-se mais leves, mais confortáveis e com imagens mais claras. No entanto, tivemos de despender algum tempo para testar e adaptar os utilizadores ao uso do capacete, assim como à realidade imersiva, especialmente o segundo grupo. Todos os voluntários selecionados possuem visão normal. Alguns membros do segundo grupo evidenciaram a existência de uma visão mais envelhecida, mas distinguiram claramente as diferentes cores usadas. Utilizámos sempre a mesma cor (através do sistema de referência Pantone, para suporte analógico e digital), a que anteriormente utilizámos durante a fase de pesquisa por inquérito. 
Do primeiro grupo, durante o desenvolvimento experimental, 11% descobriram que eram daltónicos: vendo cores diferentes, eles ativavam a mesma localização do cérebro, no córtex estriado. No segundo grupo, apenas 4% eram daltónicos. Os resultados também mostram que, independentemente do grupo a que pertenciam, 87% dos voluntários ativaram a mesma área do cérebro quando viram uma cor específica. Trata-se de dados já muito significativos que podem vir a contribuir para um maior conhecimento no âmbito da perceção e da cognição cromática nos Seres Humanos.
O projeto em curso, tendo como objetivos principais a aquisição de conhecimento científico na área que pode ser usado como uma ferramenta projetiva para designers, para além de contribuir como referência para o uso de cor e para outras investigações em áreas ligadas à cor e ao avanço dos sistemas cognitivos artificiais.

 

Acknowledgments

This paper was presented at 6th EIMAD – Meeting of Research in Music, Art and Design, and published exclusively at Convergences.

 

Referências Bibliográficas

[1] Moreira da Silva, F., 2016, Bridging Color effects and fashion design: the ColorErg. In: Soares, M., Rebelo, F. (eds.) Ergonomics in Design – Methods and Techniques, pp. 55–72. CRC Press, Taylor & Frances Group, Florida. ISBN 13-978-1-4987-6070-6 
[2] Gamito, M., Moreira da Silva, F., 2009, Cor no Mobiliário Urbano: um factor de Inclusividade, Orientação e Identificação. In: 5º CIPED. Bauru, Brasil
[3] Eco, U., 1967, Appunti per una simiologia delle comunicazione visive. Bompiani, Milan 
[4] Lancaster, M., 1996, Colorscape. Academy Editions, London 
[5] Graham, H., 1997, Discover Color Therapy. Ulysses Press, New York
[6] Johnson, M.H., 2001, Functional Brain Development in Humans. Nat. Rev. Neurosci. 2, 475–483. Macmillan Magazines Ltd. 
[7] Vernon, D., 2014, Artificial Cognitive Systems: A Primer. The MIT Press, London. ISBN 978-0-262-02838-7 
[8] Berthoz, A., 2000, The Brain’s Sense of Movement. Harvard University Press, Cambridge
[9] Vernon, D., 2006, The space of cognitive vision. In: Cognitive Vision Systems: Sampling the Spectrum of Approaches, pp. 7–26. Springer, Heidelberg
[10] Langley, P., 2005, An adaptive architecture for physical agents. In: Proceedings of IEEE/WIC/ACM International Conference on Intelligence Agent Technology, pp. 18–25
[11] Hollnagel, E., Woods, D.D., 1999, Cognitive systems engineering: new wind in new bottles. Int. J. Hum. Comput. Stud. 51, 339–356

Reference According to APA Style, 5th edition:
Silva, F. ; (2018) O estudo do comportamento humano através do cérebro, focado na cognição cromática. Convergências - Revista de Investigação e Ensino das Artes , VOL XI (21) Retrieved from journal URL: http://convergencias.ipcb.pt