"La pittura è una scienza e dovrebbe essere come un'indagine condotta sulle leggi della natura...."(John Constable)

Alberto Oliverio, docente di psicobiologia all'Università "La Sapienza" di Roma, analizza molto efficacemente studi ed ipotesi che, nel tempo, sono stati fatti sul rapporto arte-cervello, processi mentali e rappresentazione artistica, da studiosi della fisiologia, da critici d'arte, da psicologi ecc., nelle quali i temi di fondo che vengono dibattuti sono, sostanzialmente, la separazione o meno tra mondo scientifico e mondo dell'arte, la divergenza tra realtà psicologica e neuro-biologica, la correlazione tra espressione e percezione visiva.
La teoria della "pura visibilità", del critico d'arte Konrad Fiedler, riconosce all'espressione visiva il compito di raccontare la realtà, l'arte, in quanto mezzo per passare dalla percezione all'espressione visiva, è mezzo di conoscenza e di espressione di un mondo spazio-temporale mediato dalla vista, non è pura "fotografia" della realtà compiuta dall'occhio e dal cervello, è espressione di "forme" che sono categorie della rappresentazione.
Si tratta di una teoria innovativa e rivoluzionaria se collocata nel suo tempo, gli ultimi decenni dell' '800, che, per ciò che riguarda la teoria delle forme, verrà ripresa in tempi relativamente recenti da Henry Focillon e la sua "vita delle forme".

Va sottolineata l'attività di uno studioso dell'arte quale Ernst Hans Gombrich, che teorizzò l'esistenza di schemi figurativi che danno all'immagine il valore di una codificazione, la cui lettura supera la visione naturale dei fatti visivi attingendo alla psicologia della percezione, individuando un forte rapporto metaforico fra la realtà e la sua rappresentazione simbolica.
L'arte sfrutta questi rapporti, non proponendosi come imitazione delle forme, ma mezzo per individuare i requisiti minimi della funzione di rappresentare: "Le immagini sono chiavi, capaci per puro caso di aprire certe serrature biologiche o psicologiche, altrimenti detto sono falsi gettoni, capaci tuttavia di far funzionare il meccanismo".

Tra i critici e gli studiosi dell'arte, ha avuto largo seguito la teoria della Gestalt, applicata alla psicologia e quindi alla psicologia dell'arte, secondo la quale la percezione visiva dipende dall'organizzazione delle percezioni, non funziona atomisticamente, ma nella totalità (la mente completa parti coperte di figure, interpreta come righe sequenze di punti ecc.), come dimostrò con interessanti esperimenti lo psicologo italiano Gaetano Kanisza, sulla possibilità che un particolare suggerisca l'interezza e come la percezione visiva compia processi di categorizzazione alla stregua della memoria.
In sintesi, l'uomo ha grande capacità di astrazione sugli oggetti della realtà concreta, non c'è differenza tra vedere e pensare in quanto, nella percezione, si mettono in moto meccanismi di strutturazione ed astrazione dalla realtà che sono gli stessi del pensiero.

I rapporti tra arte e scienza, tra creatività e procedure analitiche sono in realtà molto più stretti di quanto si possa immaginare, esistendo tra questi due aspetti dell'attività umana una profonda affinità, come già ipotizzato in epoca rinascimentale: si può dire che Leonardo da Vinci sia il prototipo di artista-scienziato che sintetizza nella sua opera fantasia ed intelletto, esperienza sensibile ed astrazione concettuale.
A tal proposito, è di particolare rilevanza l'opera di Martin Kemp, fra l'altro uno dei massimi studiosi di Leonardo, circa i processi di visualizzazione e modellazione mentale che competono sia agli artisti che agli scienziati, in una simbiosi in cui la scienza sia come una forma di arte inconscia e l'arte una inconscia rivelazione scientifica, perchè "ogni opera di scienza è scienza e arte, come ogni opera d'arte è arte e scienza. Solo come spontanea è l'arte nella scienza, così spontanea è la scienza nell'arte". (Paul K. Feyerabend)

Anche per Paul Valery, come già per Kemp, Leonardo da Vinci è l'esempio di come siano indiscernibili arte e scienza, sulla base del fatto che si avvalgono degli stessi processi di osservazione e meditazione, della stessa logica dell'immaginazione, pur separandosi poi nei risultati finali: tuttavia, come osserva Marco Vozza, rimane tra le due attività dell'intelletto, quella artistica e quella più propriamente scientifica, un coerente collegamento nel fatto che entrambe possiedono caratteristiche estetiche di ascendenza pitagorica (armonia, simmetria, euritmia), tali che, sempre più, si è registrato un aumento del livello di consapevolezza del ruolo che il concetto estetico ricopre anche nell'attività scientifica.

Henry Poincarè difende, alla fine dell'800, il valore insostituibile dell'intuizione e della sensibilità estetica nella ricerca più propriamente matematica, precorrendo quella che sarà la posizione di Albert Einstein e Werner Heisenberg, nell'ambito dello sviluppo della fisica relativistica e della meccanica quantistica, entrambi concordi nel riconoscere agli schemi matematici presenti in natura una eleganza e semplicità estetiche riproducibili nelle teorie scientifiche.
Come osserva Marco Vozza ("Che cosa avevano in comune Cezanne e Heisenberg", La Stampa, 29 genn. 2000) "Per la maggior parte degli scienziati del XX secolo, l'eleganza formale è la miglior prova, se non della verità, almeno della significatività, rilevanza o fecondità euristica di una teoria, della sua idoneità a descrivere e spiegare fenomeni naturali, le cui leggi sono rivelate dalla semplicità del linguaggio matematico".

Questa convinzione da parte degli scienziati, secondo la quale la percezione in termini estetici è fondamentale nella dialettica dell'immaginazione scientifica, trova speculare conferma nella posizione degli artisti e dei critici d'arte (per esempio quelli della scuola di Gombrich), secondo i quali, riprendendo le teorie già enunciate da Constable, l'arte è una scienza che sperimenta attraverso l'opera d'arte.