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。     

竞争与情绪对顿悟的原型启发效应的影响

以汉字字谜为材料, 采用“原型学习-问题测试”范式, 考察不同竞争水平(高、中、低竞争强度和无竞争)情境下诱发的情绪效价(积极、中性和消极)对顿悟中的原型启发的影响。结果发现：1)竞争水平对字谜问题解决中的原型启发有显著影响, 低强度竞争水平最有利于靶字谜问题的解决, 中等强度和高强度下效果次之, 无竞争条件下效果最差; 2)诱发情绪对靶字谜问题解决的原型启发也有显著影响, 消极情绪和中性情绪下比积极情绪下靶字谜的正确率更高; 3)有无竞争与情绪效价之间的交互作用显著, 体现了竞争和情绪这两种动力相关因素在原型启发中的动力作用不是独立的。     

汉语字谜原型激活中的情绪促进效应

采用先学习原型字谜、接着进行正负情绪诱导、然后再进行靶字谜测验的三阶段实验设计,探讨了不同诱发情绪状态对汉语字谜原型激活的影响。结果发现,在本实验条件下：难度高的靶字谜的测试中没有发现正负诱发情绪状态对汉语字谜原型激活的不同影响;但是,在难度中等的靶字谜的测试中,诱发的正面情绪状态对汉语字谜原型激活有显著促进作用,而诱发的负面情绪状态与控制组相比对汉语字谜原型激活没有显著影响。性别变量在两种实验条件下都没有显著主效应     

四字谜问题解决中原型启发的时间抵消与位置效应

根据顿悟的原型启发理论,通过两个实验考察原型启发的时间抵消和位置效应。实验1采用2（字谜类型）×2（原型呈现时间）混合设计,结果发现：松组块字谜的正确率显著高于紧组块字谜;原型谜面消失的正确率显著大于谜面存在的正确率。实验2采用2（原型位置）×2（字谜类型）×2（原型呈现时间）混合设计,结果不仅证明了实验1,且原型位置、字谜类型、原型呈现时间的交互作用显著,原型在靶字谜之前时,紧组块字谜上谜面消失的正确率显著大于谜面存在的正确率;原型在靶字谜之后时,松组块字谜上谜面消失的正确率显著大于谜面存在的正确率。表明字谜顿悟问题解决中存在原型的时间抵消和位置效应,二者连同任务难度共同影响问题解决。     

顿悟的原型启发效应机制探索

以中国传统的字谜作为实验材料,采用"多个原型字谜学习-多个目标字谜测试"两阶段实验范式,对顿悟过程的原型启发机制进行了探讨.考察了原型启发效应是否会受第一阶段学习的原型字谜的数量以及启发量大小的影响,结果发现:学习的原型字谜的数量对原型启发效应的大小没有显著影响;启发量高低对原型启发效应的大小有显著影响.这一结果支持了"原型字谜的激活是一种自动加工、原型字谜中所隐含的关键启发信息的激活是一种控制加工"的观点.     

酝酿期有效提示和无效提示的比较

采用中国汉字谜,通过模拟wallas(1926)关于顿悟问题解决的四个阶段,探讨了酝酿期有效提示和无效提示对猜字谜的影响。结果发现：有效提示组被试比无效提示组猜对了更多的靶字谜,反应时也更短;在脑电水平上,酝酿期的有效提示谜比无效提示谜在左前额叶分别于300ms-400ms,400ms-600ms,600ms-800ms内引发了更大的P300-400成分、P400-600成分、P600-800成分。表明有效提示谜比无效提示谜对靶字谜问题的解决有更大促进作用。     

字谜顿悟任务中限制解除和组块分解的机制及其原型启发效应

通过3个实验考察了汉字字谜任务中的限制解除和组块分解机制及其原型启发效应。实验1a表明,字谜的常规型语义比字谜型语义更容易激活,实验1b采用“学习-测试”范式,结果表明在学习阶段启动字谜语义比启动常规语义更有利于测试阶段的常规语义限制的解除。因此实验1表明常规语义和字谜语义的通达性差异是限制形成和限制解除的认知机制。实验2表明,涉及镶嵌或者笔画单元分解的紧组块比相应的松组块解答率更低,反应时更长,这表明组块分解是字谜顿悟的机制之一。实验3通过实验3a和实验3b分别揭示了在限制解除和组块分解上原型启发比非原型启发以及无启发有更大的促进作用。总之,本研究揭示,汉字字谜任务中存在限制解除和组块分解机制并且原型启发可以促进二者的发生。     

顿悟脑机制的实验范式探索

在原型启发理论的指导下,以字谜作为实验材料对顿悟脑机制研究实验范式进行了探索.实验一采用"一对一"的"学习-测试"两阶段实验范式,发现学习原型字谜对解决目标字谜具有明显的促进作用,并创立了研究顿悟的新型材料--字谜库,建立了难度、原型启发率等指标体系,实验二采用"多对多"的实验范式,发现难度是有效的分类指标,该范式模拟了微观发生下的顿悟,并证明原型事件的激活有"平行加工"的趋势.     

字谜与远距离联想解决中认知成分的比较

采用自发顿悟范式,通过事件相关电位(ERPs)探讨字谜和远距离联想（RAT）两类顿悟问题解决中的认知差异。结果发现,两类任务的正确反应时均在4000ms左右;解决两类任务的初期都在170ms时出现了正成分,且两类任务在此成分上没有显著差异;在600~700ms内,字谜比RAT诱发了一个更正的ERP成分,主要激活了中后部的脑区;在按键前的800~400ms内,字谜较RAT在右前额诱发了更正的脑电成分。结果表明,字谜顿悟和RAT顿悟存在相似的加工过程,但在重构阶段和啊哈体验上存在差异;两类任务在解决问题时重构过程的不同可能是造成情绪体验差异的原因     

范畴三段论推理中信念偏差效应的ERP研究

以具体范畴三段论作为实验材料,探讨了推理过程中信念偏差效应的脑内时程动态变化。结果发现:有效式下,信念抑制和信念促进诱发的ERP波形趋于一致。无效式下,与基线任务相比,信念抑制和信念促进在300-500ms和1000-1600ms诱发了更正的ERP成分,可能反映了该推理不同的加工阶段,同时,300-600ms内,在大脑额中部信念抑制比信念促进诱发一个更正的ERP成分(P480),可能反映了关系整合阶段对自动激活的知识信念的抑制。     

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.     

原型表征对创造性问题解决过程中的启发效应的影响

以32个科学发明创造问题为实验材料, 采用“学习8个原型-测试8个问题”的两阶段实验范式, 通过操纵原型学习条件(是否有标识或插图)考察了原型的知识表征对创造性问题解决的启发效应的影响, 结果发现：1)标识对原型的激活率在无插图水平上有显著影响, 有标识比无标识原型的激活率更高, 在有插图水平上无显著影响; 插图对原型的激活率有显著影响, 有插图比无插图原型的激活率更高。2)标识和插图都对问题解决的正确率有显著影响, 有标识比无标识正确率更高, 有插图比无插图正确率更高。3)标识和插图在原型激活率和问题解决正确率上都存在显著交互作用, 反映出原型启发的思维过程是复杂的, 表现出灵活性、经济性的特点。     

顿悟与源事件中启发信息的激活

采用先学习源事件、后进行顿悟问题解决的两阶段实验范型,探讨了大学生解决九点四划问题的成功顿悟与源事件中所包含的启发信息提取之间的内在联系。结果发现,在顿悟问题解决阶段,只有激活学习阶段所获得的源事件中所包含的启发信息,才能成功解决顿悟问题。但并非所有激活源事件的被试都能成功解决九点四划问题,这取决于从源事件中所提取的启发信息的质量。研究结果还表明,内隐学习组与外显学习组正确解决九点问题的人数百分比差异并不显著,证明源事件中所包含的启发信息的激活,可能主要是自动加工的结果。     

推理能力、认知方式和启发量对顿悟问题解决不同阶段的影响*

从《科学发明创造实验问题材料库》中选取实验材料,采用“学习多个原型-测试多个问题”的两阶段实验范式,探究推理能力、认知方式和启发量对顿悟问题解决中原型激活与关键启发信息提取这两个阶段的影响。结果发现:(1)高推理能力被试比低推理能力被试的顿悟问题解决水平更高,且高推理能力被试在原型激活和关键启发信息提取上都显著优于低推理能力被试;(2)认知方式对原型激活和关键启发信息提取均没有影响;(3)启发量对原型激活没有影响,但对关键启发信息的提取有影响,并且高启发量的原型比低启发量的原型更能促进关键启发信息的提取。