大脑的秘密

大脑的秘密 当人们突然明白一件事的时候，大脑到底发生了什么变化, 题主描述的现象在心理学上称为顿悟(insight)，即突然就意识到应该怎样解决一个问题(这里先简单描述一下这个现象及行为学上的解释，为后面的神经机制研究做铺垫)。塔(Gestalt)心理学派认为顿悟包含“突然发现导致问题解决的重要因素”这种过程，并且认为这一过程与问题征的重构(changing the problem's representation restructuring)密切相关。用通俗些的话说，就是看待一个问题的方式与角度发生了变化，从而灵光乍现找到答案。以下面这个任务为例: 请问要如何用四条直线一笔将这九个点连起来,这是 problem solving 领域里的经典问题(九点问题)，也是顿悟研究中运用的主要任务之一。 没做过这道题的人们可能一开始有些摸不着头脑，但突然明白之后就会产生顿悟的感觉(西方也称其“Aha”现象)，下面是答案: 这个问题的诀窍就在于想到直线不一定要局限在九个点形成的矩阵中，这是对此问题有了崭新的认识，即改变了问题表征(representation 的直译)。简而言之，主流观点认为顿悟的基础是从新的角度或以不同方式看待原有问题，这也是下面神经机制研究的理论基础。 中科院心理所的罗劲老师是顿悟脑机制领域的专家，下文主要引用罗老师的一篇综述。这篇综述简明易懂，推荐有兴趣的同学阅读，原文链接如下:从困境到超越:顿悟的脑机制研究 --《心理科学进展》-- 医学期刊频道 -- 首席医学网 刚才说到顿悟的基础在于从新的角度看待老问题，但固着(fixation)会阻碍这一过程。固着可以理解为思维定势，通俗地说就是我们倾向于对某种特定的事物或在某种特定情境下有特定的反应。比如我们通常只能看到某些物品的特定作用(功能固着)，因而无法解决一些需要顿悟的问题(火柴问题)。所以，在顿悟产生之前我们需要打破定势，前扣带回(ACC)就起到了这一作用。这里引用一段综述原文: 以往的大量研究证据显示，前扣带回(ACC)参与执行功能，在如 Stroop 任务与 Flanker 任务中起到冲突检测的作用，因此我们 预期，在打破思维定势过程中很有可能需要 ACC 的参与。在思维 定势打破过程中，不仅需要探测出认知冲突存在而且还需要解决 这种冲突、在新、旧思路之间实现切换 Stroop 任务与 Flanker 任务中的“冲突”指的是对某些刺激的反应冲突。比如 Stroop 任务，让被试尽量迅速连贯地说出一些字的颜色(字体颜色)，但这些字本身是意指颜色的字(如“红”“绿”)，而字体颜色与所指颜色有不同，于是被试在字体颜色时就会遇到“冲突”，表现为反应时长、错误率高。 作者在这里说的冲突大抵是指新、就思路之间的冲突，只有检测到可能存在的冲突才能发现新思路，而担任这一角色的就是 ACC。另一个重要脑区是左侧前额皮层(PFC)，它与 ACC 协同作用但却有不同功能。研究者发现“ACC 与 PFC 在顿悟过程中都有明显激活，但 ACC 在顿悟项目上比非顿悟项目上的活动多，而在容易的顿悟项目与困难的顿悟 项目上没有差别;但左侧 PFC 在困难的顿悟项目上的活动多于容易的顿悟项目上的活动，在容易的顿悟项目的活动又多于一般项目上的活动。”于是研究者们推测，“ACC 与冲突检测有关，对冲突有无进行反应，对项目难度没有反应;而左侧 PFC 与冲突的解决有关，对项目难度进行反应。呈现答案时需要 ACC 的早期参与来控制信息加工的流向。但随着被试对题目的逐渐熟悉，他们有意识或者无意识地发展出某种信息加工策略来控制局面，从而逐渐降低了对于 ACC 的依赖。”在另一项 ERP(事件相关电位，即“脑电”)研究中，研究者发现“ACC 的活跃当发生于顿悟启动的早期阶段，在思维定势的打破过程中起到一个“早期预警系统”的作用。”此外，“当问题解决者了解了顿悟性问题的结构并且发展出一般性的信息加工控制策略时，ACC 的活动会降低。” 以上结果说明，ACC 是活跃于顿悟启动早期的、检测认知冲突，以提供新的信息加工策略(即新的角度)的存在。 关于前额皮层(PFC)也有有趣的结果: 前额叶尤其是背外侧前额在根据特定任务确定合适的反应过程中 起重要作用，即外侧前额皮层在选择行为反应时具有一定偏好， 会根据特定任务制定一系列反应。实验预期前额皮层的损伤的个 体相对于正常个体在顿悟性的问题解决任务中有更好的成绩。 “火柴等式”实验确实证实了这个预期，82%的前额皮层损伤的个体解决了困难的等式问题，而 正常被试只有 43%解决了困难的等式问题。因此研究者认为，PFC 在问题解决过程中负责选择合适的反应，因此限制了顿悟性的问题解决。那么为什么 PFC 在顿悟问题上显著激活，且与问题难以有关呢,研究者的推测是，相比活动于顿悟早期、甚至顿悟的酝酿阶段的 ACC，“PFC 可能在顿悟发生的后期阶段才参与进来，它负责调动持续的信息加工资源用以稳定和放大瞬间即逝的灵感，但在顿悟发生之前和发生之初，PFC 的作用可能会受到抑制，只有这样，人们才能顺利地从常规思维的束缚中解脱出来，放弃成见，获得顿悟。” 因此，PFC 是主要活动于顿悟后期，负责持续调动资源以最终解决问题的。这与前面提到的“在问题解决过程中负责选择合适的反应”也算是不谋而合。总而言之，ACC 与 PFC 在顿悟过程中是在时间、功能上互相协同的。 顿悟是个复杂的过程，参与进来的脑区也不止 ACC 与 PFC，海马、右侧前部颞叶等都在被主要激活的神经网络中。例如，海马的功能可能与“表征联结”有关，或者在思维的重新定向中发挥作用;右侧前颞区负责的可能是在原本不相关的信息之间建立联系。揭秘大脑黑箱任重道远，目前的研究结果很难完全解释一个现象，以上提到的只是已知的大脑在顿悟产生时的活动(还不一定都对)。 顺便提一句，思维定势并非是贬义词，定势之所以形成是为了让我们迅速而有效地解决生活中的常见问题。需要顿悟来解决的问题通常是新 的，也就是此前没有遇到过的，在这种时候定势才会阻碍问题解决。总的来说这又是一个有关“先验经验”如何影响当下的问题，就像前一阵大家热议的“蓝黑 - 白金裙子”一样(颜色恒常性)。我们的知觉与认知系统在获得经验的过程中不断学习、建立新的联结，并对之后的知觉与认知造成影响，让我们更顺利地解决一些问题，保持对颜色、大小、深度的知觉恒常性，同时也让我们产生各种倾向。从这种角度来说人的一生真的是不断学习的一生，环境不停地在塑造我们的一切。 另，柯南同学的脑功能如果很强，比如 ACC 激活程度高或是脑内联结多，那说不定真的很容易顿悟。尤其他在推理方面经验丰富，就更有可能“习得”某些反常规的思维模式了，综述中也提到多做顿悟题目有助于解决此类问题哟。顺便放上一个刚写的关于《柯南》服装设计的答案，即使有做广告之嫌也想放……有哪些动漫或游戏中的服装设计比较出色,