大脑开窍时，究竟发生了什么？

当你终于想到答案时，你很可能会觉得一切来得非常突然，甚至会说一句“啊哈！”。这种瞬间的领悟被称为洞察力，而一个研究团队最近揭示了大脑如何产生它，由此解释了为什么这种洞见往往更容易被记住。

杜克大学的认知神经科学家马克西·贝克尔（Maxi Becker）在读到科学史与科学哲学学者托马斯·库恩（Thomas Kuhn）1962年的名著《科学革命的结构》后，第一次对洞察力产生兴趣。她说：“他描述了某些想法是如何强大到能完全改变整个领域的思维方式。这让我开始好奇：大脑是如何产生这种想法的？为什么一个念头就能改变我们看待世界的方式？”

这样的洞察时刻在人类历史里比比皆是。根据罗马建筑师兼工程师维特鲁威（Vitruvius）的记载，在公元前3世纪，希腊数学家阿基米德（Archimedes）在滑进浴缸，看到水位因自己浸入的体积等量上升时，突然高喊“Eureka！（我发现了！）”，尽管这个故事可能是后人附会的。17世纪，根据传说，牛顿因为一个苹果掉到他头上才恍然理解重力。20世纪初，爱因斯坦突然意识到“如果一个人自由下落，他将感觉不到自己的重量”，这一想法最终引导他提出相对论，他后来在一次演讲中这样描述。

洞察力并非天才专属：我们在解谜、处理社交困境或思考智力问题时都会经历。它与分析式的问题解决不同，例如按部就班的代数运算，解答是慢慢逼近的，你能感觉到自己越来越接近答案。相反，洞察往往出现在一段迷茫之后。你不会感到“越来越接近”；而是从完全不明白到突然开窍，就像瞬间从冷到热。正如神经心理学家唐纳德·赫布（Donald Hebb）在1940年代描述的，有时候“学习是一跃而成的，要么不发生，要么突然发生”。

这种让大脑突然以全新方式理解信息的过程被称为表征改变。虽然研究者可以从受试者的行为推断这种突变式领悟，但他们一直未能确定大脑具体如何支持这种表征改变。

德雷塞尔大学的认知神经科学家、《Eureka因素：顿悟时刻、创意洞见与大脑》（The Eureka Factor: Aha Moments, Creative Insights）一书的合著者约翰·库尼奥斯（John Kounios）说，在洞察时刻，表征改变通常会发生。“问题是：它究竟是怎样发生的？”

洞察活动

在柏林洪堡大学期间，贝克尔开始着手寻找洞察的神经特征。由于在实验室里几乎不可能人为制造足以改变人生或颠覆领域的重大洞见，她的团队需要找到一种简单的任务，让人们产生一种瞬间理解的感觉，而不是缓慢推理得出的解决方案。

他们选择使用一种抽象的黑白图像，称为穆尼图像（Mooney images）。这种图片通过极端提升照片对比度而制成，使得其中的主体（如一只狗或一个咖啡杯）在一开始完全无法辨认。它们对人类大脑提出了挑战，因为我们通常是通过拼凑物体的不同部分来识别它们。但只要给大脑几秒钟时间，它就能重新组织这些轮廓，看出图中隐藏的物体——并在那一刻产生“啊哈”般的洞察，也就是一次表征改变。

你能看出这张图片中的物体是什么吗？向右滑动图片即可揭晓答案。

在两天的实验中，贝克尔让参与者躺进功能性磁共振成像（fMRI）扫描仪中，这种设备通过检测大脑的血流量来推测神经活动。参与者会观看120张穆尼图像，每张看10秒，然后判断自己是否认出了图中的物体。如果认出来，他们还要回答一系列问题，涉及他们的体验是否突然、是否伴随积极情绪，以及他们的确定感——这三项都与洞察相关。

随后，贝克尔团队使用神经网络分析fMRI数据，寻找参与者在正确识别穆尼图像时共同出现的脑活动变化。他们发现，当参与者看到隐藏物体的一瞬间，腹侧枕颞皮层（VOTC，负责视觉模式识别的区域）活动增强；杏仁核（处理正负情绪的区域）活动增强；海马体（负责记忆处理的脑深部结构）活动也随之增强。且体验越确定、情绪越积极（也就是越“有洞察感”），这些区域的活动越强。

贝克尔说，海马体有时被称为大脑的“错配侦测器”，因为它会在输入与预期不符时产生反应。在这个过程中，洞察使得原本毫无意义的图像突然有了意义，违背了大脑先前的预测。

这些区域——海马体、杏仁核和VOTC——构成了“一个合理的脑区网络”来解释表征改变，未参与研究的德雷塞尔大学神经科学家约翰·库尼奥斯（John Kounios）如此评价。亚利桑那大学神经科学博士后Yuhua Yu（未参与研究）也表示，这些发现终于“把心理学理论与神经机制联系了起来”。

贝克尔指出，她的团队之所以在VOTC表征改变，是因为实验材料是视觉刺激。如果换成文字类刺激，那么大脑中与语言相关的区域可能会出现变化。

确定洞察所依赖的脑区后，团队开始探究这些区域是否会协同工作，从而形成持久记忆。

记忆增强

自从研究洞察开始，科学家就怀疑这种体验能够增强记忆。赫布在1949年的著作《行为的组织》（The Organization of Behavior）中写道：“无论洞察是什么，我们现在知道它会持续影响成年哺乳动物的学习。”洞察不仅当下显得突出、鲜明，也有助于我们将新信息转化为记忆。

这种洞察-记忆优势已在许多问题解决任务中被研究过，包括魔术揭秘和拼图题。“当你有一次洞察，你往往更能记得解决方案，”贝克尔说，相较于那种逐步得出的答案。她想了解其中原因。

在初次实验几天后，团队让参与者在线再次观看更多穆尼图像，其中包括一些他们之前见过的。结果显示，参与者更能记住那些在三项洞察指标上评分较高的图像。这意味着洞察-记忆优势确实存在，但研究人员还想看看大脑内部发生了什么：产生洞察时的脑活动能否预测五天后的记忆表现？

结果显示，初次产生洞察力时VOTC和海马体活动增加得越明显，参与者越能记住这些图片。贝克尔解释说，大脑活动的大幅提升会让体验更“显著”，而显著体验更可能被编码为长期记忆。

不过，洞察虽然能加强对一个想法的记忆，但并不意味着这个想法一定正确。已有研究显示，一个解答越迅速、越确定、越令人愉悦，它通常越可能是正确的——但“错误的洞察”依然存在。在贝克尔的研究中，参与者在超过一半的穆尼图像上都认错了图像内容。在这些错误试次中（研究者已排除分析），参与者有40%的时候自报经历了洞察；相比之下，在正确试次中，这个比例是65%。

实验室里对洞察的研究将帮助科学家进一步理解它在现实世界中的作用。贝克尔说，一旦我们把洞察分解成“那些我们已经理解得很好的简单任务”，就能“继续研究更复杂、真正具有创造性的任务”。

未来洞察

将自己形容为“不具创造力的人”的Yu，对洞察在创造力中的作用尤其着迷。她说，创造力“就像魔法一样”。一个非常有创意的想法通常与洞察有关，因为创意某种意义上是你认知世界的一次跳跃——而跳跃常会带来洞察或“啊哈”。

不过，Yu发现洞察在创造力中的作用可能取决于人解决的问题类型。在最近的一项研究中，她让参与者为科学概念想出隐喻，并询问他们在创作中是否使用洞察。结果发现，用洞察得到的隐喻并不比分析式思维得出的隐喻“更有创意”，而且参与者更容易记住后者背后的科学概念。

贝克尔认为，可能是因为创造隐喻不像识别穆尼图像中的隐藏物体那样依赖突然的洞察，而更多依靠较慢的认知问题解决。洞察的作用因此可能依赖情境。

接下来，Yu希望在更多情境中研究洞察。“大多数洞察研究都集中在问题解决和传统实验室场景里，”她说。她希望研究者们开始探索“在更多领域中的洞察，例如心理治疗、冥想，甚至迷幻体验”。

这些发现除了能帮助我们更好理解大脑如何学习，也可能用于课堂教学。库尼奥斯认为，如果把促进洞察的策略应用于教学，学生的学习效果可能会更好。洞察是一种强大且积极的体验，能产生更准确的解答、更高的信心和更牢固的记忆。

“这对老师来说很费精力，但很多优秀教师都会努力让学生自己产生洞察，从而理解某个概念，这会让记忆更加深刻，”库尼奥斯说。“而且，这也非常具有激励性。”

当你的大脑突然冒出答案时，那感觉确实很棒。或许在读这篇文章的第一句话后，你已经体验过这种感觉。也许它甚至像一个苹果砸到你头上一样突然出现。

作者：Nora Bradford

译者：EY

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