靈光乍現(xiàn)的瞬間是你大腦的產(chǎn)物。神經(jīng)科學(xué)家追蹤了“頓悟”背后的神經(jīng)活動(dòng)，以及它如何可能增強(qiáng)記憶。

日前，《量子雜志》發(fā)了一篇非常有趣的文章：《How Your Brain Creates ‘Aha’ Moments and Why They Stick（頓悟的神經(jīng)科學(xué)原理）》。（下附全文）

文章稱，頓悟是一種大腦在瞬間完成意義重組（representational change）的過程，由視覺皮層識(shí)別模式、海馬體檢測(cè)預(yù)測(cè)誤差、杏仁核賦予情緒顯著性共同驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生“aha moment”并強(qiáng)化記憶。

我們以為理解是一種線性過程：信息進(jìn)入大腦，經(jīng)過分析與推理，得出結(jié)論。但事實(shí)恰恰相反。真正的理解往往像一道閃電，突然照亮一個(gè)原本混沌的世界。這種突然而來的領(lǐng)悟——“啊哈時(shí)刻”——并非魔法，而是大腦在瞬間完成了意義的重組。

這種重組被稱為“表征改變”。在此之前，大腦所看到的，只是無意義的線條、噪聲、混亂的片段；而在頓悟的那一刻，它們被重新組織為新的整體，原本陌生的圖像變得清晰、有意義。人類的學(xué)習(xí)與創(chuàng)造，其實(shí)都依賴于這種從“無意義”到“有意義”的躍遷。

這種認(rèn)知的閃光不僅帶來喜悅，還能刻進(jìn)記憶。科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們識(shí)別出被隱藏在抽象黑白圖像中的物體時(shí)，大腦的視覺皮層、海馬體與杏仁核幾乎同時(shí)被點(diǎn)亮。視覺識(shí)別、情緒反應(yīng)與記憶編碼在一瞬間合流——這正是為什么“啊哈”的瞬間讓知識(shí)變得難以忘懷。學(xué)習(xí)的愉悅，其實(shí)是大腦在獎(jiǎng)勵(lì)自己完成了一次“世界重構(gòu)”。

教育的意義，也許正是在此。真正的學(xué)習(xí)，不是被動(dòng)接受知識(shí)，而是引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷自己的“頓悟時(shí)刻”。當(dāng)一個(gè)孩子親手揭開謎底，他不僅記住了答案，也重塑了理解世界的方式。

“啊哈”并非只是認(rèn)知的瞬間，而是人類意識(shí)的一個(gè)窗口——在那一閃之中，我們看見大腦如何把混亂變成秩序，把模糊變成意義，也看見自己如何在理解的光中被改變。

以下附全文：

這里有三個(gè)詞：松樹（pine）、螃蟹（crab）、醬汁（sauce）。有第四個(gè)詞，它能與以上每個(gè)詞組合，構(gòu)成另一個(gè)常用詞。這個(gè)詞是什么？

當(dāng)你最終想到答案時(shí)，那感覺很可能是一瞬間的事。你甚至可能會(huì)說“啊哈！”。這種突然的領(lǐng)悟被稱為頓悟，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)最近揭示了大腦是如何產(chǎn)生它的，這或許能解釋為何頓悟性想法往往能牢牢留在我們的記憶中。

杜克大學(xué)的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家馬克西·貝克爾最初是在閱讀了科學(xué)史學(xué)家兼哲學(xué)家托馬斯·庫(kù)恩于1962年出版的里程碑式著作《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》后，對(duì)頓悟產(chǎn)生興趣的?！八枋隽艘恍┫敕ㄈ绾螐?qiáng)大到足以徹底改變整個(gè)領(lǐng)域的思維方式，”她說，“這讓我不禁想知道：大腦是如何產(chǎn)生這類想法的？一個(gè)單一的想法如何能改變我們看待世界的方式？”

這樣的頓悟時(shí)刻在歷史上比比皆是。根據(jù)羅馬建筑師兼工程師維特魯威的說法，在公元前三世紀(jì)，希臘數(shù)學(xué)家阿基米德在踏進(jìn)浴缸看到水位上升的體積等于他浸入水中的體積時(shí)，突然大喊“我找到了！”（盡管這個(gè)故事可能是杜撰的）。據(jù)傳說，十七世紀(jì)的艾薩克·牛頓爵士在一個(gè)蘋果砸到頭上后，對(duì)重力有了突破性的理解。二十世紀(jì)初，愛因斯坦突然意識(shí)到“如果一個(gè)人自由下落，他將感覺不到自己的重量”，正如他后來在一次講座中描述的那樣，這一領(lǐng)悟引領(lǐng)他提出了相對(duì)論。

頓悟并不僅限于天才：我們?cè)诮鉀Q謎題或處理社交及智力問題時(shí)，也時(shí)常會(huì)有這種認(rèn)知體驗(yàn)。它們與分析性解決問題（例如進(jìn)行程式化的代數(shù)運(yùn)算過程）不同，在后一種情況下，你是緩慢漸進(jìn)地得出解決方案，仿佛在逐漸“接近”答案。相反，頓悟常常出現(xiàn)在一段困惑期之后。你從不覺得在“接近”答案；而是仿佛一瞬間就從“冷”變“熱”?；蛘?，正如以構(gòu)建學(xué)習(xí)神經(jīng)生物學(xué)模型而聞名的神經(jīng)心理學(xué)家唐納德·赫布在20世紀(jì)40年代所寫：有時(shí)“學(xué)習(xí)是單次跳躍式發(fā)生的，一種全有或全無的事情?！?/p>

大腦對(duì)信息理解方式的這種突然的認(rèn)知轉(zhuǎn)變，被稱為表征變化。盡管研究人員已經(jīng)從受試者的行為中推斷出理解上的突然轉(zhuǎn)變，但他們尚未確切搞清楚大腦是如何支持表征變化的。

“在頓悟時(shí)刻，表征變化通常會(huì)發(fā)生，”德雷塞爾大學(xué)的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家、《尤里卡因素：頓悟時(shí)刻、創(chuàng)造性洞察與大腦》一書的合著者約翰·庫(kù)尼奧斯說?！皢栴}在于：它是如何發(fā)生的？”

頓悟活動(dòng)

在柏林洪堡大學(xué)期間，貝克爾開始著手揭示這種頓悟的神經(jīng)特征。鑒于在實(shí)驗(yàn)室里制造改變?nèi)松?、顛覆領(lǐng)域的頓悟幾乎是不可能的，她的團(tuán)隊(duì)需要設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生突然理解感而非緩慢展開解決方案的簡(jiǎn)單任務(wù)。

他們轉(zhuǎn)向了一種名為穆尼圖像的抽象黑白圖片。這種圖片是通過將照片的對(duì)比度調(diào)到最高制成的，使得其中的主體（例如一只狗或一個(gè)咖啡杯）起初無法辨認(rèn)。這些圖片對(duì)人類大腦構(gòu)成了挑戰(zhàn)，大腦通常通過拼湊物體的不同部分來識(shí)別它們。但如果給大腦足夠的時(shí)間（甚至幾秒鐘）來觀察穆尼圖像，它能夠重新組織輪廓線，從而識(shí)別出圖像中的物體——并觸發(fā)頓悟性的“啊哈！”感覺，即一種表征變化。

在為期兩天的過程中，貝克爾讓研究參與者躺在功能性磁共振成像（fMRI）掃描儀中（該設(shè)備通過檢測(cè)大腦中的血流來間接反映神經(jīng)活動(dòng)），觀看一系列共120張穆尼圖像。在觀看單張圖像10秒后，參與者需指出他們是否識(shí)別出了圖像中的物體。如果識(shí)別出來了，他們隨后需要回答一系列關(guān)于其體驗(yàn)的突然性、積極情緒和確定性相關(guān)問題——這三個(gè)指標(biāo)被認(rèn)為與頓悟時(shí)刻相關(guān)。

貝克爾和她的團(tuán)隊(duì)隨后使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解析fMRI數(shù)據(jù)，試圖找出參與者在正確識(shí)別穆尼圖像時(shí)，大腦活動(dòng)中一致的變化。他們觀察到，當(dāng)參與者注意到隱藏的物體時(shí)，腹側(cè)枕顳葉皮層（VOTC）（負(fù)責(zé)識(shí)別環(huán)境中的視覺模式）、杏仁核（處理積極和消極情緒）以及海馬體（大腦深處處理記憶的結(jié)構(gòu)）的腦活動(dòng)均有所增加。對(duì)于那些被評(píng)價(jià)為更確定、情緒更積極的體驗(yàn)——換言之，更具頓悟性的體驗(yàn)——這種活動(dòng)更為強(qiáng)烈。

貝克爾說，海馬體有時(shí)被稱為大腦的“失配檢測(cè)器”，因?yàn)楫?dāng)輸入信息與預(yù)期不符時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)。在這種情況下，頓悟使得一個(gè)原本無意義的圖像獲得了意義，這與大腦的預(yù)測(cè)相悖。

未參與該研究的庫(kù)尼奧斯表示，這些區(qū)域——海馬體、杏仁核和VOTC——構(gòu)成了支持表征變化的“一個(gè)合理的腦區(qū)網(wǎng)絡(luò)”。同樣未參與該研究的亞利桑那大學(xué)神經(jīng)科學(xué)博士后研究員于亞華表示，這些發(fā)現(xiàn)最終“將心理學(xué)理論與神經(jīng)機(jī)制聯(lián)系了起來”。

貝克爾和她的團(tuán)隊(duì)可能在VOTC區(qū)域發(fā)現(xiàn)了表征變化，這是因?yàn)樗麄兪褂玫拇碳な且曈X性的。如果他們選擇了其他類型的刺激，比如詞語，這種變化很可能出現(xiàn)在大腦的語言處理區(qū)域。

一旦團(tuán)隊(duì)弄清了哪些腦區(qū)支持頓悟，他們便想探究這些區(qū)域是否可能協(xié)同工作以形成持久的記憶。

記憶增強(qiáng)

自開始研究頓悟以來，研究人員就懷疑這種體驗(yàn)可能會(huì)增強(qiáng)記憶。赫布在他1949年的著作《行為的組織》中寫道：“無論頓悟是什么，我們現(xiàn)在知道它持續(xù)影響著成年哺乳動(dòng)物的學(xué)習(xí)?！鳖D悟不僅在當(dāng)下感覺顯著或突出，還能幫助我們以記憶的形式保留新信息。

這種記憶增強(qiáng)效應(yīng)后來被稱為頓悟-記憶優(yōu)勢(shì)，并在多種問題解決情境中得到研究，包括破解魔術(shù)和解謎。“與逐步解決問題相比，當(dāng)你產(chǎn)生頓悟時(shí)，你往往能更好地記住解決方案，”貝克爾說。她想了解其中的原因。

在最初實(shí)驗(yàn)幾天后，團(tuán)隊(duì)通過讓參與者在線上觀看更多穆尼圖像（包括一些他們之前看過的）來測(cè)試他們的記憶。參與者能更好地記住那些他們?cè)陬D悟三個(gè)方面評(píng)分較高的先前圖像。這表明頓悟-記憶優(yōu)勢(shì)確實(shí)存在，但團(tuán)隊(duì)想探究其內(nèi)在機(jī)制。頓悟期間的大腦活動(dòng)是否能預(yù)測(cè)五天后的更好記憶？

研究人員發(fā)現(xiàn)，在最初的頓悟過程中，VOTC和海馬體的活動(dòng)增強(qiáng)幅度越大，參與者對(duì)穆尼圖像的記憶就越好。貝克爾說，大腦活動(dòng)的這種巨大變化可能使該體驗(yàn)更加突出，而突出的體驗(yàn)已知能更好地編碼為長(zhǎng)期記憶。

雖然頓悟能形成關(guān)于某個(gè)想法的更強(qiáng)記憶，但這并不意味著這個(gè)想法是正確的。先前的研究表明，解決方案感覺越快、越確定、越愉悅，它就越有可能是正確的——但錯(cuò)誤的頓悟可能且確實(shí)存在。在貝克爾的研究中，參與者錯(cuò)誤地識(shí)別了他們所見穆尼圖像中超過一半的主體。在這些錯(cuò)誤試次中（研究人員在分析時(shí)排除了這些試次），參與者報(bào)告有40%的時(shí)間體驗(yàn)到了頓悟感。相比之下，在正確的試次中，伴隨頓悟感的比例為65%。

這類在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)頓悟的研究將為研究人員探索其在現(xiàn)實(shí)世界中如何發(fā)揮作用奠定基礎(chǔ)。貝克爾說，一旦我們將頓悟分解為“我們已經(jīng)很好理解的非常簡(jiǎn)單的任務(wù)”，我們就可以“轉(zhuǎn)向更復(fù)雜、真正具有創(chuàng)造性的任務(wù)”。

對(duì)未來洞察

自認(rèn)為缺乏創(chuàng)造力的于亞華，對(duì)頓悟在創(chuàng)造性過程中的作用特別著迷。創(chuàng)造力“就像一種魔力，”她說，“一個(gè)真正偉大的創(chuàng)意想法（常常）與頓悟相關(guān)聯(lián)，因?yàn)閯?chuàng)意想法在某種程度上是你認(rèn)知世界的一次飛躍，而飛躍往往會(huì)引發(fā)頓悟或‘啊哈’的感覺?！?/p>

然而，于亞華發(fā)現(xiàn)頓悟在創(chuàng)造力中的作用可能取決于一個(gè)人正在解決的問題類型。在最近的一項(xiàng)研究中，她要求參與者為科學(xué)概念想出隱喻，并詢問他們?cè)诖诉^程中是否使用了頓悟。她發(fā)現(xiàn)，由頓悟驅(qū)動(dòng)的隱喻與分析性思維創(chuàng)造的隱喻在創(chuàng)造性上并無顯著高低之分——而且參與者更有可能記住后者背后的科學(xué)概念。

貝克爾推測(cè)，這可能是因?yàn)榕c在穆尼圖像中看到隱藏物體的任務(wù)不同，創(chuàng)造隱喻往往依賴于較慢的認(rèn)知問題解決過程，而非突然的頓悟時(shí)刻。因此，頓悟的效果很可能取決于具體情境。

接下來，于亞華希望在更多情境下研究頓悟。“大多數(shù)頓悟研究關(guān)注的是問題解決情境和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的頓悟，”于亞華說。她希望研究人員能開始研究“許多其他領(lǐng)域中的頓悟，比如心理治療中、冥想中，甚至在迷幻體驗(yàn)中?！?/p>

除了能更好地理解人腦如何學(xué)習(xí)外，這些發(fā)現(xiàn)還可能應(yīng)用于課堂教學(xué)。庫(kù)尼奧斯認(rèn)為，將增強(qiáng)頓悟的策略應(yīng)用于教學(xué)，可能會(huì)為學(xué)生帶來更好的學(xué)習(xí)成果。頓悟似乎是一種強(qiáng)大而積極的體驗(yàn)，它能產(chǎn)生準(zhǔn)確的解決方案、對(duì)我們答案的信心以及牢固的記憶。

“這對(duì)老師來說要求很高，但許多真正優(yōu)秀的老師會(huì)努力讓學(xué)生自己洞察事物的運(yùn)作原理，而這將把知識(shí)深深烙印在他們的記憶中，”庫(kù)尼奧斯說?！埃ㄟ@的）另一個(gè)方面是，它也極具激勵(lì)作用?！?/p>

當(dāng)你的大腦突然想出答案時(shí)，那感覺真好。也許自從讀了本文的第一句話以來，你已經(jīng)體驗(yàn)到了那種感覺?；蛟S它甚至像蘋果砸中頭一樣擊中了你。