大腦開竅時，究竟發(fā)生了什么？

當你終于想到答案時，你很可能會覺得一切來得非常突然，甚至會說一句“啊哈！”。這種瞬間的領(lǐng)悟被稱為洞察力，而一個研究團隊最近揭示了大腦如何產(chǎn)生它，由此解釋了為什么這種洞見往往更容易被記住。

杜克大學的認知神經(jīng)科學家馬克西·貝克爾（Maxi Becker）在讀到科學史與科學哲學學者托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）1962年的名著《科學革命的結(jié)構(gòu)》后，第一次對洞察力產(chǎn)生興趣。她說：“他描述了某些想法是如何強大到能完全改變整個領(lǐng)域的思維方式。這讓我開始好奇：大腦是如何產(chǎn)生這種想法的？為什么一個念頭就能改變我們看待世界的方式？”

這樣的洞察時刻在人類歷史里比比皆是。根據(jù)羅馬建筑師兼工程師維特魯威（Vitruvius）的記載，在公元前3世紀，希臘數(shù)學家阿基米德（Archimedes）在滑進浴缸，看到水位因自己浸入的體積等量上升時，突然高喊“Eureka！（我發(fā)現(xiàn)了！）”，盡管這個故事可能是后人附會的。17世紀，根據(jù)傳說，牛頓因為一個蘋果掉到他頭上才恍然理解重力。20世紀初，愛因斯坦突然意識到“如果一個人自由下落，他將感覺不到自己的重量”，這一想法最終引導他提出相對論，他后來在一次演講中這樣描述。

洞察力并非天才專屬：我們在解謎、處理社交困境或思考智力問題時都會經(jīng)歷。它與分析式的問題解決不同，例如按部就班的代數(shù)運算，解答是慢慢逼近的，你能感覺到自己越來越接近答案。相反，洞察往往出現(xiàn)在一段迷茫之后。你不會感到“越來越接近”；而是從完全不明白到突然開竅，就像瞬間從冷到熱。正如神經(jīng)心理學家唐納德·赫布（Donald Hebb）在1940年代描述的，有時候“學習是一躍而成的，要么不發(fā)生，要么突然發(fā)生”。

這種讓大腦突然以全新方式理解信息的過程被稱為表征改變。雖然研究者可以從受試者的行為推斷這種突變式領(lǐng)悟，但他們一直未能確定大腦具體如何支持這種表征改變。

德雷塞爾大學的認知神經(jīng)科學家、《Eureka因素：頓悟時刻、創(chuàng)意洞見與大腦》（The Eureka Factor: Aha Moments, Creative Insights）一書的合著者約翰·庫尼奧斯（John Kounios）說，在洞察時刻，表征改變通常會發(fā)生。“問題是：它究竟是怎樣發(fā)生的？”

洞察活動

在柏林洪堡大學期間，貝克爾開始著手尋找洞察的神經(jīng)特征。由于在實驗室里幾乎不可能人為制造足以改變?nèi)松蝾嵏差I(lǐng)域的重大洞見，她的團隊需要找到一種簡單的任務，讓人們產(chǎn)生一種瞬間理解的感覺，而不是緩慢推理得出的解決方案。

他們選擇使用一種抽象的黑白圖像，稱為穆尼圖像（Mooney images）。這種圖片通過極端提升照片對比度而制成，使得其中的主體（如一只狗或一個咖啡杯）在一開始完全無法辨認。它們對人類大腦提出了挑戰(zhàn)，因為我們通常是通過拼湊物體的不同部分來識別它們。但只要給大腦幾秒鐘時間，它就能重新組織這些輪廓，看出圖中隱藏的物體——并在那一刻產(chǎn)生“啊哈”般的洞察，也就是一次表征改變。

你能看出這張圖片中的物體是什么嗎？向右滑動圖片即可揭曉答案。

在兩天的實驗中，貝克爾讓參與者躺進功能性磁共振成像（fMRI）掃描儀中，這種設(shè)備通過檢測大腦的血流量來推測神經(jīng)活動。參與者會觀看120張穆尼圖像，每張看10秒，然后判斷自己是否認出了圖中的物體。如果認出來，他們還要回答一系列問題，涉及他們的體驗是否突然、是否伴隨積極情緒，以及他們的確定感——這三項都與洞察相關(guān)。

隨后，貝克爾團隊使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析fMRI數(shù)據(jù)，尋找參與者在正確識別穆尼圖像時共同出現(xiàn)的腦活動變化。他們發(fā)現(xiàn)，當參與者看到隱藏物體的一瞬間，腹側(cè)枕顳皮層（VOTC，負責視覺模式識別的區(qū)域）活動增強；杏仁核（處理正負情緒的區(qū)域）活動增強；海馬體（負責記憶處理的腦深部結(jié)構(gòu)）活動也隨之增強。且體驗越確定、情緒越積極（也就是越“有洞察感”），這些區(qū)域的活動越強。

貝克爾說，海馬體有時被稱為大腦的“錯配偵測器”，因為它會在輸入與預期不符時產(chǎn)生反應。在這個過程中，洞察使得原本毫無意義的圖像突然有了意義，違背了大腦先前的預測。

這些區(qū)域——海馬體、杏仁核和VOTC——構(gòu)成了“一個合理的腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)”來解釋表征改變，未參與研究的德雷塞爾大學神經(jīng)科學家約翰·庫尼奧斯（John Kounios）如此評價。亞利桑那大學神經(jīng)科學博士后Yuhua Yu（未參與研究）也表示，這些發(fā)現(xiàn)終于“把心理學理論與神經(jīng)機制聯(lián)系了起來”。

貝克爾指出，她的團隊之所以在VOTC表征改變，是因為實驗材料是視覺刺激。如果換成文字類刺激，那么大腦中與語言相關(guān)的區(qū)域可能會出現(xiàn)變化。

確定洞察所依賴的腦區(qū)后，團隊開始探究這些區(qū)域是否會協(xié)同工作，從而形成持久記憶。

記憶增強

自從研究洞察開始，科學家就懷疑這種體驗能夠增強記憶。赫布在1949年的著作《行為的組織》（The Organization of Behavior）中寫道：“無論洞察是什么，我們現(xiàn)在知道它會持續(xù)影響成年哺乳動物的學習。”洞察不僅當下顯得突出、鮮明，也有助于我們將新信息轉(zhuǎn)化為記憶。

這種洞察-記憶優(yōu)勢已在許多問題解決任務中被研究過，包括魔術(shù)揭秘和拼圖題。“當你有一次洞察，你往往更能記得解決方案，”貝克爾說，相較于那種逐步得出的答案。她想了解其中原因。

在初次實驗幾天后，團隊讓參與者在線再次觀看更多穆尼圖像，其中包括一些他們之前見過的。結(jié)果顯示，參與者更能記住那些在三項洞察指標上評分較高的圖像。這意味著洞察-記憶優(yōu)勢確實存在，但研究人員還想看看大腦內(nèi)部發(fā)生了什么：產(chǎn)生洞察時的腦活動能否預測五天后的記憶表現(xiàn)？

結(jié)果顯示，初次產(chǎn)生洞察力時VOTC和海馬體活動增加得越明顯，參與者越能記住這些圖片。貝克爾解釋說，大腦活動的大幅提升會讓體驗更“顯著”，而顯著體驗更可能被編碼為長期記憶。

不過，洞察雖然能加強對一個想法的記憶，但并不意味著這個想法一定正確。已有研究顯示，一個解答越迅速、越確定、越令人愉悅，它通常越可能是正確的——但“錯誤的洞察”依然存在。在貝克爾的研究中，參與者在超過一半的穆尼圖像上都認錯了圖像內(nèi)容。在這些錯誤試次中（研究者已排除分析），參與者有40%的時候自報經(jīng)歷了洞察；相比之下，在正確試次中，這個比例是65%。

實驗室里對洞察的研究將幫助科學家進一步理解它在現(xiàn)實世界中的作用。貝克爾說，一旦我們把洞察分解成“那些我們已經(jīng)理解得很好的簡單任務”，就能“繼續(xù)研究更復雜、真正具有創(chuàng)造性的任務”。

未來洞察

將自己形容為“不具創(chuàng)造力的人”的Yu，對洞察在創(chuàng)造力中的作用尤其著迷。她說，創(chuàng)造力“就像魔法一樣”。一個非常有創(chuàng)意的想法通常與洞察有關(guān)，因為創(chuàng)意某種意義上是你認知世界的一次跳躍——而跳躍常會帶來洞察或“啊哈”。

不過，Yu發(fā)現(xiàn)洞察在創(chuàng)造力中的作用可能取決于人解決的問題類型。在最近的一項研究中，她讓參與者為科學概念想出隱喻，并詢問他們在創(chuàng)作中是否使用洞察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用洞察得到的隱喻并不比分析式思維得出的隱喻“更有創(chuàng)意”，而且參與者更容易記住后者背后的科學概念。

貝克爾認為，可能是因為創(chuàng)造隱喻不像識別穆尼圖像中的隱藏物體那樣依賴突然的洞察，而更多依靠較慢的認知問題解決。洞察的作用因此可能依賴情境。

接下來，Yu希望在更多情境中研究洞察。“大多數(shù)洞察研究都集中在問題解決和傳統(tǒng)實驗室場景里，”她說。她希望研究者們開始探索“在更多領(lǐng)域中的洞察，例如心理治療、冥想，甚至迷幻體驗”。

這些發(fā)現(xiàn)除了能幫助我們更好理解大腦如何學習，也可能用于課堂教學。庫尼奧斯認為，如果把促進洞察的策略應用于教學，學生的學習效果可能會更好。洞察是一種強大且積極的體驗，能產(chǎn)生更準確的解答、更高的信心和更牢固的記憶。

“這對老師來說很費精力，但很多優(yōu)秀教師都會努力讓學生自己產(chǎn)生洞察，從而理解某個概念，這會讓記憶更加深刻，”庫尼奧斯說。“而且，這也非常具有激勵性。”

當你的大腦突然冒出答案時，那感覺確實很棒。或許在讀這篇文章的第一句話后，你已經(jīng)體驗過這種感覺。也許它甚至像一個蘋果砸到你頭上一樣突然出現(xiàn)。

作者：Nora Bradford

譯者：EY

原文：https://www.quantamagazine.org/authors/nora-bradford/