在這篇來自《環球科學》2025年4月新刊的文章中，我們將跟隨約翰·庫尼奧斯和伊維特·庫尼奧斯的講述，看看“靈機一動”的產生機制及其重要意義究竟是什麼。
1951年的一天晚上，天文學家威廉·威爾遜·摩根（William Wilson Morgan）離開位於美國威斯康星州的耶基斯天文臺（Yerkes Observatory），漫步回家，他抬頭望著夜空，突然“靈光閃現……一股創造性的直覺迸發而出”，由此解開了天文學中最重要的謎題之一。
可觀測宇宙包含著數十億乃至數萬億個星系。一架最普通不過的望遠鏡就能令星系的各種形態清晰可辨——螺旋、橢圓，以及其他不規則結構。但我們自己的星系銀河系又是怎樣的呢？
摩根一直在計算那些巨大熾熱的明亮恆星星團（如今稱為OB星協）與地球之間的距離。他知道，在螺旋星系中，這些星團位於星系的曳臂裡。回家路上，他凝視著夜空，找到了熟悉的OB星協光點。但這一次，夜空的平面圖景與他計算並熟記的恆星距離在腦海中融為一體，陡然間立體鮮活起來。摩根意識到，OB星協的恆星排列成了一條長鏈，組成了我們螺旋星系的一條旋臂。
如同摩根對銀河系螺旋結構的非凡洞見，“頓悟時刻”（aha! moment）描述的是一個全新的思路或者觀念如閃電般闖入思維河流的那個瞬間。它可能出現在某人積極嘗試解決問題之際，也可能自發而來。創作歌手泰勒·斯威夫特（Taylor Swift）在接受採訪時坦言，“我寫歌的時候，從來不是刻意為之——靈感會在凌晨四點飄落眼前。它總是突然造訪，在談話中途，在巡演巴士上，在商場裡，或者是機場洗手間內。” 她說，“我永遠不知道靈感什麼時候來，也不知道它會以什麼樣子出現。”
這些啟示讓人心情愉悅，甚至激動得發抖。它們可能打開了通向科學突破、商業企劃創新、熱門歌曲旋律，或者暢銷小說情節的大門；又或者為應對個人困境提供了一個改變人生的視角。人們能夠透過步步為營的分析來克服許多挑戰，但靈光一現的頓悟往往與打破常規的創意有關。儘管事後看來答案往往顯而易見，但啟示降臨時還是會讓人驚歎不已。
一個多世紀以來，科學家一直在努力捕捉“頓悟時刻”那難以捉摸的本質，而今它終於觸手可及。我們現在已經明確這種現象在大腦中發生的區域以及它最有可能發生的時機。我們還發現了洞察力帶來的一些意外好處，比如提振情緒，增強記憶。最神奇的是，它還能幫助人們分辨真假新聞。
腦筋急轉彎的用處
20世紀10年代，源於德國的格式塔學派（Gestalt school）是第一批系統研究“頓悟時刻”的心理學家。後來，美國知名脫口秀主持人奧普拉·溫弗裡（Oprah Winfrey）讓這個詞廣為人知。《韋氏詞典》將其定義為“突然的領悟、洞察、認知或理解”。頓悟時刻也被稱作“尤里卡時刻”（Eureka! moment），據說阿基米德突然意識到物體排開的水所受的重力等於物體自身所受的浮力時，曾高呼希臘語“尤里卡”（eureka）。格式塔學派關注人類思維闡釋事物模式或形態的機制，他們使用視覺錯覺證明，問題可能具有誤導大腦做出錯誤闡釋的特徵。當一個人轉移注意力，重構認知並以新視角審視問題，正確的解法就會浮現。
腦筋急轉彎：洞察力研究在其實驗設計中利用了此類謎題。謎底請見文末。
這些心理學先驅讓受試者解答覆雜的腦筋急轉彎式問題，以此揭示人們如何以及何時產生啟示性的洞察。他們首次證實，洞察是由無意識過程驅動的。後來，到了20世紀80和90年代，認知心理學家運用更強大的實驗方法來追蹤問題解決時的思維過程。美國哥倫比亞大學的珍妮特·梅特卡夫（Janet Metcalfe）發現，當個體試圖處理的問題需要逐步的分析性思維（例如解答代數題）時，他們認為自己接近答案時的溫暖感會逐漸增強；而透過頓悟解決腦筋急轉彎問題之前，溫暖感則會突然飆升。加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的喬納森·斯庫勒（Jonathan Schooler）發現，要求受試者在解決問題的同時描述自己的思考過程會抑制洞察力的產生，但不會影響分析性思維。
20 世紀90年代，神經成像技術迎來快速發展。到21世紀初，認知神經科學家馬克·比曼（Mark Beeman）與筆者之一（約翰·庫尼奧斯，二人當時都任職於賓夕法尼亞大學）共同意識到，成像技術已足夠先進，能讓人們觀察到人類頓悟時大腦中發生了什麼。我們使用了兩種互補的方法：腦電圖（EEG）和功能性磁共振成像（fMRI）。EEG使用置於個體頭皮上的電極來測量腦電活動，能夠精準定位大腦神經活動發生的時間節點；而fMRI則是透過測量更加緩慢的血液流動變化（某腦區活動越強，它吸引過來的血液也就越多），為大腦活動繪製十分詳細的位置圖譜。在不同人解決相同謎題的並行實驗中使用EEG和fMRI，便能夠在空間和時間中辨認出大腦的“頓悟時刻”。
由於需要獲得統計學上顯著的結果，研究無法依賴於困難的腦筋急轉彎任務，因為每一位受試者都要回答大量問題。因此小型的詞彙類謎題成為了替代方案，例如複合遠距離關聯任務（CRAs），受試者在解答的時候既可以利用洞察力，也可以使用分析性思維。每一組CRA包含三個單詞，例如“松樹”（pine），“螃蟹”（crab）和“醬汁”（sauce）。受試者的任務是想出第四個單詞，能夠分別和前三個給定的單詞結合，形成複合詞或者習慣用語。只要受試者解開其中一個謎題，他們就要立刻報告答案是突然出現在意識中還是經過縝密地逐步思考得出的。隨後，我們就能將 “頓悟時刻”區分出來，並將這時的大腦活動與使用分析方法解謎的大腦活動相比較。另外，如果你想知道的話，前面那道題的答案是“蘋果”（apple）。
我們得出的關鍵結論是：頓悟時刻對應著大腦右顳葉（就在右耳上方）中高頻腦波的突然暴發。而這部分腦區——右前顳上回與許多腦區相連，它與我們在看似無關的概念之間建立聯絡的能力有關，比如理解隱喻和玩笑，或者抓住對話重點。我們將這一特定腦區與頓悟時刻聯絡起來的發現，支援了威斯康星大學帕克賽德分校的愛德華·M.鮑登（Edward M. Bowden）和比曼先前的研究。他們曾提出：此類問題的解決過程可能在大腦右半球無意識地發生，當它進入意識領域後就帶來了頓悟時刻。
不過，我們後來的研究還表明，頓悟時刻可能會啟用其他腦區，這取決於謎題的型別。2020年，約翰和同事發現，解開模式重組類迷題時產生的洞察力會啟用額葉而非右側顳葉。（以英文字謎為例，將BELAT中的每一個字母重新排列，可得到TABLE，這類問題就是模式重組類謎題）因此，洞察力的顯著特徵是高頻腦波活動的突然暴發，根據所解決謎題的型別，這種變化可能發生在大腦的不同區域。
洞察 vs 分析
有些問題需要動用分析式思維才能解決，而不是與之相反的洞察力。我們在利用分析式思維時需要調動大腦中涉及“執行”過程的區域，例如大腦額葉——工作記憶的產生離不開這一腦區。幾乎人人都能使用洞察力或者分析式思維，但許多人存在偏好。例如，諾貝爾獎得主、物理學家羅傑·彭羅斯（Roger Penrose）顯然很擅長分析式思維，但他似乎極具洞察天賦。在一次採訪中，彭羅斯曾說道：“我會產生一種奇怪的興高采烈感，但不太明白為什麼會這樣。”後來，他在橫穿馬路時突然悟出了黑洞的形成機制。他坦言：“我的大部分思考都依賴視覺意象，而非書寫方程式。”
20世紀10年代，當時還是美國德雷克塞爾大學約翰實驗室博士生的布萊恩·埃裡克森（Brian Erickson）和同事證明，在大腦活動處於“靜息狀態”時，進入洞察狀態或分析式思維的傾向會更明顯。此時個體很放鬆，沒有需要執行的任務，也沒有在期待接下來會發生的事情。埃裡克森記錄下受試者大腦靜息狀態時的EEG，然後在數週後讓同一批受試者解答一系列字謎。結果令人驚訝：只有幾分鐘的EEG資料至少提前7周預測出了一個人在解謎時是使用洞察力還是分析式思維。這意味著我們的主導思維方式具有跨越時間的穩定性。
洞察型大腦與分析型大腦：這些基於腦電圖（EEG）的腦圖譜顯示了“靜息態”大腦活動的差異。研究物件在掃描後七週內被要求解決CRA謎題。左腦後部活動更顯著的人群（左圖）在七週後透過洞察式思維解決了更多謎題。相比之下，右前腦區活動更突出的人群（右圖）則透過分析式思維解決了更多謎題。
在靜息狀態下，主要依靠洞察力的受試者的腦後部區域更活躍，而分析思維型受試者的腦前區更為活躍。前額葉是人類執行功能的“大本營”，負責協調其他腦區的活動。這些執行功能讓人類能夠專注地進行策略性思考，但它們也會將思維侷限在既定計劃上而抑制創造力，這就好比給馬帶上眼罩，將那些會令其偏離路線的干擾阻擋在外。當前額葉活動程度相對較低時（如同洞察型受試者所呈現的那樣），後部腦區的抑制就會被解除甚至“失控”，有時就會催生“頓悟時刻”。
儘管個體的思考方式可能會傾向於分析或洞察中的某一種，但我們並不會只鎖定其中一種而不觸及另外一種。你的思考方式可能會暫時在兩者之間切換或偏移。其中一個影響因素便是情緒。
尋找洞察力的“開關”
2009年，當時還是美國西北大學比曼實驗室博士生的卡魯納·蘇布拉馬尼亞姆（Karuna Subramaniam）領導的一項研究發現，那些報告自己心態更積極樂觀的受試者透過洞察力解開的謎題更多，而那些認為自己更焦慮的受試者透過分析式思維解開的謎題更多。
情緒能夠改變一個人的思維方式，這一事實對我們理解創造力具有深遠意義。蘇布拉馬尼亞姆的fMRI分析發現，大腦中唯一一個對情緒差異和思維方式差異均有反應的腦區是前扣帶回皮層。它位於大腦額葉的正中央，能夠探測彼此衝突的策略。當你放鬆時，前扣帶回皮層能更有效地發現最明顯（但可能低效）的問題解決策略之外的其他可能，並能實現思路切換，迸發出“頓悟時刻”的火花。但當你焦慮時，這一區域檢測“妙招”的能力會下降，你將繼續以直接、分析性的方式按部就班地處理問題。
因此，提升洞察力的一個有效方法就是放鬆下來，留出一段遠離焦慮或繁忙的時光。另一個方式是拓展所處空間：當你身處寬敞的室內或置身於廣袤的戶外（就如摩根仰望星空時的情境），你的注意力會隨著空間的延展而變得開闊。這種開闊的感知會將思維導向整體而非區域性，從而強化洞察性思考。遮蔽周圍環境也會產生同樣的效果：頓悟時刻往往始於眨眼或移開視線以排除干擾的時候。閉上眼睛後，人們能解決更多需要深度思考的問題。相反，抓人眼球的物體則會令注意力集中於細節，促發分析性思考。
得克薩斯農工大學的史蒂文·史密斯（Steven Smith）及其合作者也表示，如果你在解決問題的過程中暫時抽身去幹點兒別的事情（最好是一些相對輕鬆的任務，比如簡單的園藝或家務），誤導性資訊或誤解的影響會被淡化，因而更有可能獲得洞察。如今就職於美國聖母大學的克里斯廷·桑德斯（Kristin Sanders）和比曼共同發現，睡眠能夠增強這一過程，這印證了許多科學家的親身經歷，他們在睡夢中或者睡醒後立刻想出了不得了的點子。密歇根大學的科琳·塞弗特 (Colleen Seifert) 和戴維·E.邁耶 （David E. Meyer）團隊報告了休息的另一好處：你可能會邂逅一個能引發 “頓悟時刻”的扳機，它可能是一個人、一塊路牌，或者任何事物。這個觸發因素與你所追尋的答案存在某種相似性或關聯性。
結論是：當你陷入困境，停滯不前的時候，不妨休息一下，去接觸各種環境和人，增加暴露在觸發性刺激中的機率。不過，關於洞察力最重要的科學啟示或許在於：它既是珍貴的饋贈，亦是脆弱的易碎品。“頓悟時刻” 能帶來新思路和新觀點，它能提振情緒，增強風險承受能力，提升辨別真假的能力。但焦慮和睡眠不足會扼殺這些寶貴的天賦。
現代社會對效率和速度無休止的追求，往往剝奪了洞察力以自身節奏創造奇蹟的時間和機會。即便如此，我們仍需謹記洞察力的價值、力量，及其萌發條件。正如摩根悟出銀河系結構那樣，“頓悟時刻”來臨之際，天空之下沒有極限。
腦筋急轉彎答案。
本文摘自《環球科學》2025年4月刊：《頓悟的腦科學》
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