创新思维中原型激活促发顿悟的认知神经机制

创造性是人类智能的高级表现, 创新思维则是个体创造性的核心过程。我们以创造性问题解决中的顿悟过程为研究对象, 提出并验证了创新思维中原型激活促发顿悟的理论构想; 综合运用事件相关电位(ERP)和功能性核磁共振(fMRI)的技术优势, 初步揭示了原型激活促发顿悟的大脑机制。具体表现为, 楔前叶的激活可能与原型激活和关键信息提取有关; 左侧额下回/额中回的激活可能与与思维定势打破和新异联结形成有关; 同时研究也表明大脑的特定准备状态(额中回/扣带前回的激活)对顿悟的产生有积极的促进作用。     

探讨顿悟的心理过程与大脑机制--评罗劲的《顿悟的大脑机制》

罗劲的《顿悟的大脑机制》一文 ,总结了他利用脑成像技术与谜语材料进行的一系列实验研究 ,并结合已有的文献资料与他本人的理论思考 ,为我们绘制出顿悟的大脑机制框架的首幅草图 :顿悟过程是由作为早期预警系统的扣带前回(anteriorcingulategyrus,简称ACC)所发动 ,由负责新异有效联系 (任务相关联系 )形成的海马 (hippocampus)、负责思维定势转换和语言加工的左腹侧额叶 (leftventrolateralprefrontalcor tex,简称LVPFC)和负责思考的背景或参照框架切换的视觉空间信息加工网络 (spatialneuralnetwork)协同完成的。视觉空间信息加工网络…     

创造性思维四阶段的神经基础

华莱士(Wallas)四阶段论是创造性思维过程研究的重要模型, 该模型认为创造性思维包括准备期、酝酿期、明朗期、验证期。相关神经机制研究表明, 准备期主要包括题目呈现前大脑状态和静息状态的研究, 内侧额叶/ACC及颞叶构成准备期网络; 酝酿期主要包括酝酿期提示、延迟顿悟以及心智游移的相关研究, 这一阶段涉及左右脑的共同参与, 海马、腹内侧前额叶等脑区在酝酿过程中起重要作用; 现有顿悟研究反映明朗期和验证期神经活动, 前额叶、扣带回、颞上回、海马、楔叶、楔前叶、舌回、小脑等在内的脑区构成其神经基础, 其中, 扣带回、前额叶在不同角度进行的研究中均有参与, 颞上回是负责远距离联想的关键脑区, 海马参与定势打破与新颖联系形成, 外侧额叶是定势转移的关键脑区, 楔前叶、左侧额下/额中回、舌回在原型激活中起关键作用, 左外侧前额叶参与对答案细节性的验证加工。未来研究可从研究对象、研究内容、研究手段三方面加以改进, 以对创造性思维过程作更系统的探讨。     

猜谜作业中顿悟的ERP效应

采用事件相关电位(ERP)探索问题解决过程中顿悟的神经机制。以猜谜作业为实验程序,对“有顿悟”和“无顿悟”答案引发的脑电分别进行叠加和平均,并将二者相减（有顿悟-无顿悟）得到差异波。在250~500 ms “有顿悟”比“无顿悟”的ERP波形有一个更加负性的偏移,在差异波中,这个负成分的潜伏期约为380 ms（N380）。地形图和电流密度图显示,N380在额中央区活动最强。偶极子源定位分析结果显示,N380可能起源于扣带前回。因此,N380可能反映顿悟问题解决过程中思维定势的突破。     

再探猜谜作业中“顿悟”的ERP效应

采用事件相关电位(ERP)技术探讨顿悟问题（字谜）解决中提供答案后的脑内时程动态变化。结果发现,在250~400 ms内,“有顿悟”和“不理解”比“无顿悟”的ERP波形均有一个更为负向的偏移。在“有顿悟—无顿悟”和“不理解—无顿悟”的差异波中,这个负成分的潜伏期约为320 ms (N320),地形图显示,N320在中后部活动最强。进一步对“有顿悟—无顿悟”差异波作偶极子溯源分析,发现N320主要起源于扣带前回（ACC）附近。这似乎表明,N320可能反映了提供答案瞬间新旧思路之间的认知冲突,但是却不能真正揭示顿悟问题解决中思维定势的成功突破以及“恍然大悟”所对应的独特脑内时程变化     

原型激活促发顿悟的大脑机制:来自ERP研究的证据

通过"多对对"学习-测试的两阶段实验范型,采用事件相关电位(ERP)技术探讨了顿悟问题(字谜)解决中原型激活促发顿悟的脑内时程动态变化。结果发现,在字谜呈现后的1400 ms内,"有顿悟"与"无顿悟"字谜所诱发的脑电活动基本一致,说明原型字谜的激活可能有自动化加工的趋势;随后,在1400 ms-2500 ms内,"有顿悟"比"无顿悟"字谜诱发出一个更加负性的ERP成分,具体包括:1400-1700 ms(LNC1),1700-2000 ms(LNC2)以及2000-2500 ms(LNC3)。偶极子定位结果显示,LNC1主要起源于左侧额中回附近,可能与关键性启发信息的激活过程有关;LNC2主要起源于左侧额叶,可能主要反映了思维定势的打破以及新异联系的形成过程;而LNC3主要起源于PPC附近,可能与猜中字谜后的情绪体验有关。     

顿悟:是进程监控还是表征转换

当前解释顿悟问题解决机制的理论主要有表征转换理论和进程监控理论。进程监控理论主要解释了顿悟问题为什么困难,但事实上它并没有说明顿悟问题为什么会解决,只回答了在什么情况下被试才会寻求其他的方法,而且它把顿悟问题解决的一般过程看成是同常规问题解决方法相同的过程。而表征转换理论主要解释了顿悟是如何获得的——顿悟的获得是由于问题解决者对问题的表征实现了正确的转变,但它并没有解释表征什么时候、怎么样才能转变?顿悟问题的解决经历了三个认知加工阶段,顿悟问题的解决需要在消除定势情况下激活正确的启发信息(线索),并验证了顿悟问题的原型激活和关键启发信息理论假说。     

知识经验与顿悟：来自认知神经科学的证据

知识经验对于顿悟问题解决是一把双刃剑,强势知识会阻碍顿悟问题解决,弱势知识才是顿悟问题解决的关键。强势知识引导的组块效应、约束效应和固着效应等心理定势现象,“帮助”问题解决者以惯用方案来理解、思考和解决问题。之所以会这样,可能是因为大脑内存在一套具有优先级差的层级加工系统,赋予惯用方案的优先级最高。不过,惯用方案不仅不能够解决顿悟问题,而且还会通过注意竞争和注意失灵方式来阻碍新异方案的探索和执行,所以,问题解决者往往都会进入思维僵局。僵局的打破和顿悟的实现,需要抑制住强势知识及其相关的惯用方案、激活弱势知识和新异方案,这违反了大脑的认知加工惯性,是很难以自发发生的。但是,可以通过激活扩散来增强弱势知识的激活水平,或者是拓宽注意范围、提高注意灵活性来增加弱势知识激活的可能性,从而促进顿悟问题解决。     

新颖语义联结在顿悟促进记忆效果中的作用

采用成语谜题选择任务, 通过学习-测验范式探究顿悟促进记忆的认知神经机制。实验1采用行为实验, 验证成语谜题选择范式在探究顿悟促进记忆中的有效性, 结果显示, 相比于寻常联结条件, 新颖联结条件下被试在学习阶段具有更高的顿悟感得分, 在测试阶段具有更高的正确率, 范式的有效性得以验证。实验2采用fMRI技术探究顿悟促进记忆的关键脑区。结果显示, 相比于失败记忆新颖联结条件, 成功记忆新颖联结条件更强地激活了顿悟过程相关脑区, 包括海马、杏仁核、额中回、颞上回和颞中回。这说明在学习阶段的顿悟问题解决过程中, 对信息的深加工与积极情绪促进了随后的记忆; 对其进一步分析发现, 相比于寻常联结记忆, 新颖联结对记忆的促进效应主要与右侧海马激活有关, 它可能反映了在顿悟问题解决中新颖联结形成过程建立了情节记忆以及新颖且有价值的语义联结。研究结果表明新颖语义联结形成在顿悟促进记忆中发挥了重要作用。     

顿悟体验的心理与神经机制

顿悟体验研究是揭示顿悟本质的重要途径。先前研究从认知角度对顿悟问题解决中的"旧而无效解题思路如何抛弃"与"新而有效解题思路如何形成"过程进行了颇多探讨,但较少探讨顿悟体验本身。顿悟体验研究对理清创造性顿悟中关键过程间的关系及阐明顿悟的科学规律均有重要的意义。基于创造性顿悟的"新旧交替"的动态视角,本项目拟借助多元方法来对言语类和视图类问题解决过程中尝试解题阶段和答案闪现阶段的顿悟体验的心理实质与脑机制进行研究。本项目成果不仅可以丰富和优化顿悟问题研究的方法学体系,而且能从知情转化层面深化对创造性顿悟脑机制的认识。     

The neural basis of insight problem solving: an event-related potential study

The electrophysiological correlates of successful insight problem solving (Chinese logogriphs) were studied in 18 healthy subjects using high-density event-related potentials (ERPs). A new experimental paradigm (learning-testing model) was adopted in order to make subjects find a solution on their own initiative rather than receive an answer passively. Results showed that Successful guessed logogriphs elicited a more positive ERP deflection (P200-600) than did Unsuccessful guessed logogriphs in the time window from 200 to 600 ms after onset of the stimuli. Subsequently Successful logogriphs elicited a more negative ERP deflection than did Unsuccessful logogriphs in the time windows of 1500-2000 ms (N1500-2000) and 2000-2500 ms (N2000-2500). Maps of the P200-600 showed strong activity in the midline parieto-occipital scalp regions. Dipole analysis localized the generator of P200-600 in the left superior temporal gyrus and parietotemporo-occipital cortex areas. The N1500-2000 and N2000-2500 had a distinct activation over left frontal scalp regions. Dipole analysis localized the generator of the N1500-2000 in the anterior cingulate cortex (ACC) and the N2000-2500 in the posterior cingulate cortex (PCC). This result indicates that the parietotemporo-occipital cortex areas might be involved in forming rich associations in the early stage of successful logogriph solving. Then, the ACC might play an important role in the breaking mental set and the forming of novel associations. At last, "Aha" feeling might activate the PCC.     

Differentiation of stages in joke comprehension: Evidence from an ERP study

This study aimed to investigate the mechanisms underlying joke comprehension using event‐related potentials (ERPs). Fourteen healthy college students were presented with the context of a story without its joke or nonjoke ending, and then, when the story ending was presented, they were asked to make a funny/unfunny judgment about these endings. The behavioral results showed that there was no significant difference between funny and unfunny items, which meant that subjects could understand funny items as easily as unfunny ones. However, the ERP results showed that funny items initially elicited a more negative ERP deflection (N350–450) over frontocentral scalp regions. Dipole analysis localized the generators in the left temporal gyrus and the left medial frontal gyrus; it is suggested that these areas might be involved in detecting the incongruent element in joke comprehension. Between 600 and 800 ms, funny items subsequently elicited a more negative ERP deflection (N600–800) over frontocentral scalp regions and a more positive ERP deflection (P600–800) over posterior scalp regions. Dipole analysis localized the generator in the anterior cingulate cortex (ACC), an area involved in the breaking of mental set/expectation and the forming of novel associations. Finally, funny items elicited a more positive ERP deflection (P1250–1400) over anterior and posterior scalp regions. Dipole analysis localized the generators in the middle frontal gyrus and the fusiform gyrus, areas that might be related to the affective appreciation stage in joke process. Unlike that of Coulson and Kutas (2001), the present study might support the hypothesis of a three stage model of humor processing (humor detection, resolution of incongruity and humor appreciation).     

Neuro-cognitive aspects of “OM” sound/syllable perception: A functional neuroimaging study

The sound “OM” is believed to bring mental peace and calm. The cortical activation associated with listening to sound “OM” in contrast to similar non-meaningful sound (TOM) and listening to a meaningful Hindi word (AAM) has been investigated using functional magnetic resonance imaging (MRI). The behaviour interleaved gradient technique was employed in order to avoid interference of scanner noise. The results reveal that listening to “OM” sound in contrast to the meaningful Hindi word condition activates areas of bilateral cerebellum, left middle frontal gyrus (dorsolateral middle frontal/BA 9), right precuneus (BA 5) and right supramarginal gyrus (SMG). Listening to “OM” sound in contrast to “non-meaningful” sound condition leads to cortical activation in bilateral middle frontal (BA9), right middle temporal (BA37), right angular gyrus (BA 40), right SMG and right superior middle frontal gyrus (BA 8). The conjunction analysis reveals that the common neural regions activated in listening to “OM” sound during both conditions are middle frontal (left dorsolateral middle frontal cortex) and right SMG. The results correspond to the fact that listening to “OM” sound recruits neural systems implicated in emotional empathy.     

动词论元结构复杂性加工的认知神经机制

动词论元结构复杂性表现在论元数量、论元范畴选择模式、题元角色指派模式和映射方式四个方面。大部分实证研究表明, 更多的论元数量、选择性论元范畴、选择性题元角色指派以及非典型映射, 使动词论元结构加工的认知神经机制更复杂。多论元加工功能脑区主要涉及左侧额下回和外侧裂周后部; 选择性论元范畴加工功能脑区主要涉及左侧额下回、额叶中后部、颞上回和颞叶中后部; 选择性题元角色指派加工功能脑区主要涉及外侧裂周后部、左侧额叶中后部和额下回; 非典型映射加工功能脑区主要涉及左侧额下回、颞上回、颞中回和颞叶后部。左侧额下回可能涉及初始句法加工、动词次范畴确定、句法移位和非宾格动词语义加工, 左侧额叶中后部可能涉及初始句法加工和动词次范畴确定, 左侧颞上回和颞叶中后部可能涉及表层句法加工和表层论元句法-语义整合, 外侧裂周后部可能涉及论元语义表征。动词论元结构加工过程和动词词汇特征表明, 复杂性某些方面存在交互作用。动词论元结构复杂性与加工难易的对应关系、复杂性加工难度层级和交互作用的认知神经机制以及汉语动词论元结构复杂性加工认知神经机制等议题, 有待进一步探讨。     

The influence of maternal anxiety and depression symptoms on fNIRS brain responses to emotional faces in 5- and 7-month-old infants

Greater relative right (versus left) frontal cortical activation to emotional faces as measured with alpha power in the electroencephalogram (EEG), has been considered a promising neural marker of increased vulnerability to psychopathology and emotional disorders. We set out to explore multichannel fNIRS as a tool to investigate infants’ frontal asymmetry responses (hypothesizing greater right versus left frontal cortex activation) to emotional faces as influenced by maternal anxiety and depression symptoms during the postnatal period. We also explored activation differences in fronto-temporal regions associated with facial emotion processing. Ninety-one typically developing 5- and 7-month-old infants were shown photographs of women portraying happy, fearful and angry expressions. Hemodynamic brain responses were analyzed over two frontopolar and seven bilateral cortical regions subdivided into frontal, temporal and parietal areas, defined by age-appropriate MRI templates. Infants of mothers reporting higher negative affect had greater oxyhemoglobin (oxyHb) activation across all emotions over the left inferior frontal gyrus, a region implicated in emotional communication. Follow-up analyses indicated that associations were driven by maternal depression, but not anxiety symptoms. Overall, we found no support for greater right versus left frontal cortex activation in association with maternal negative affect. Findings point to the potential utility of fNIRS as a method for identifying altered neural substrates associated with exposure to maternal depression in infancy.     

三字字谜顿悟的时频特征与源定位

运用事件相关电位(ERPs)技术,采用猜谜任务范式,从字谜问题解决中谜底“催化”所诱发顿悟的时间过程和源定位两方面来探讨顿悟的认知神经机制。脑电时程分析显示,在320-550ms内,“有顿悟”较“无顿悟”的ERP波形有一个更大的负向偏移,且在“有顿悟-无顿悟”差异波中,该负成分的潜伏期约为380ms,差异波的脑电峰值锁定在Cz点。EEG时频则显示N380主要表现为减弱的高频gamma波和beta波的频谱特征。独立成分溯源结果显示,N380存在四个独立源,主要分布在右侧额中回、左侧顶下小叶、右侧颞上回和右侧额下回。这些结果表明,三字字谜顿悟的N380就是N400,且主要负责三字顿悟字谜外显含义到内隐隐喻意义的表征转换加工。     

问题解决中顿悟的原型位置效应的fMRI研究

科学发明创造中, 人们往往对一个问题百思不得其解, 但在看到某一启发性事物(原型)时, 突然产生顿悟, 继而发现解决问题的新思路。本研究以科学发明创造问题为实验材料, 采取“先呈现问题、后呈现原型”和“先呈现原型、后呈现问题”两种范式, 探讨问题解决中顿悟的原型位置效应, 并采用fMRI技术记录大脑的BOLD信号变化。结果发现：行为结果上, “问题在先”条件下正确率显著高于“原型在先”条件; 大脑激活结果上, 问题先导条件下的原型启发的大脑机制主要表现为左侧颞中回(left middle temporal gyrus)和左侧额中回(left middle frontal gyrus)的显著激活, “原型在先”条件下, 主要激活左侧扣带回(left cingulate gyrus)、左侧中央前回(left middle frontal gyrus)。     

科学发明情境中问题提出的fMRI研究

本研究中, 以76个科学发明问题(36个带有相关的原型, 40个不带有相关的原型)为实验材料,使用功能性磁共振成像(fMRI)技术探讨了科学发明情境中的问题提出以及新近获得的语义对有价值的科学问题提出的启发效应的大脑机制。对有原型提出有价值的科学问题与无原型提出一般问题这两种情况下被试反应的数据进行记录和分析。结果表明两种情况下共同激活的脑区(科学发明情境中问题提出的脑区)为左侧梭状回、左侧内侧额叶、左侧豆状核、右小脑和左侧中央前回。这些共同激活的脑区表明：左侧梭状回也许与各个语句的语义表征有关; 左侧内侧额叶也许与所有语句的整体语义表征以及提出各个语义之间的“问题”有关(左侧豆状核和右小脑配合内侧额叶分别负责控制注意、眼动的指向和注意资源的分配); 左侧中央前回可能负责用语句表述出所提出的语义之间的“问题”。对有原型提出有价值的科学问题和无原型提出有价值的科学问题这两种情况下被试反应的数据进行记录和分析。结果表明有原型提出有价值的科学问题比无原型提出有价值的科学问题显著激活的脑区(科学发明情境中新近获得的语义对有价值的科学问题提出的启发效应的脑区)为左侧楔前叶、左侧额下回、左侧颞中回。这些显著激活的脑区表明：楔前叶与情境记忆的贮存和提取有关; 额中回与认知控制和注意资源的分配有关; 颞中回与新异性原型的成功激活有关。