大脑的顿悟时刻，都是怎么出现的？

顿悟，脑科学中也叫“尤里卡时刻”，其出现被认为是潜意识信息处理的结果。视觉输入信息的降低被实验证实是顿悟出现的标志性现象。这意味着顿悟时大脑注意力由向外转为向内。

什么是尤里卡时刻

相传，阿基米德应国王要求鉴定王冠是否是纯金的。他一直为此困扰，忧心忡忡。直到在一次公共浴池之旅中，阿基米德突然注意到，当他的身体沉入浴缸时，水会移位，特别是移位的水量等于他浸入水中的身体体积。阿基米德由此发现了如何测量不规则物体的体积，并构思出了解决国王问题的方法，即比较相同重量的王冠与纯金块的体积来鉴别是否掺了其他金属，如果王冠掺了比金密度小的金属则王冠排水体积会变大。于是他忙不迭地跳出浴池，赤身裸体地跑回家，大喊εὕρηκα（音：尤里卡，意为“我找到了！”），尤里卡时刻便由此得名，用来指代人类突然理解以前无法理解的问题或概念的常见体验^[1]。尽管这个故事被认为多半是虚构的，但名词却广为流传。

尤里卡时刻的神经机制

尤里卡时刻准确的神经机制目前并不完全清楚，因为这种顿悟时刻往往发生得很随机、无法预测，使实验难度很大。不过已经实验证实非常明确的一点是，尤里卡时刻的发生 与 外部视觉输入一定程度的关闭 之间存在联系^[2]。眼动/视觉输入是人脑注意力机制的一个重要标志，外部视觉输入的关闭，意味着在顿悟时刻人脑的注意力更多是朝内的^[3]。（关于人脑的注意力机制可以参考笔者另一拙答注意力的认知神经机制是什么？ ）。这一现象联系也解释了为什么很多时候人们是在望着空白墙壁、天空、或做其他事情时对之前的事突然灵光一现。

除了个别像眼动这样明确的现象联系之外，关于尤里卡时刻的机制则仍有不同解释。其中一种认可度较高的解释认为尤里卡时刻的发生与低于意识的过程（潜意识信息处理）有关^[4]。

研究者设计了一些特别的语言问题，使受试者在解决问题的过程中有时候无需“顿悟”即可解决，有时候则需要一定的“顿悟”才能解决问题。然后在解题过程中对受试者的大脑进行神经影像学监测。结果显示，在开窍解决问题时，大脑右半球前颞上回的活动信号明显增强，如下图所示红色区域表示信号活跃区^[5]。

而在语言处理过程中，通常认为大脑的左半球进行相对精细的语义编码（可以参考笔者另一拙答大脑的语言区在语言被发明之前的原本功能是什么?），而大脑右半球的这一区域通常从事相对粗糙的语义编码，遥远的关联和解决方案相关概念（以及误导和解决方案无关的信息）的弥漫激活。简单来说这一区域更类似我们所说的“潜意识”信息处理。所以顿悟应当与潜意识有较强关联。

另一个有趣的实验发现是，在顿悟出解决方案之前大约1.5秒，脑电图显示大脑的α波段频率的功率突然增加（如下图^[5]），表明神经活动在右视觉皮层下降（这一点与我们前面所说一致）。但特别的是，神经活动是先于解决方案的出现的。这意味着我们是在尤里卡时刻之前突然改变了大脑的工作的重点，将注意力向内，让连接各种问题元素的解决方案信息突然出现在意识中。

结合上面这些实验结果，潜意识处理观点认为：

在尤里卡之前，大脑可能会在潜意识中进行问题的加工和分析。这种隐性加工包括问题的认知和思考，但这些过程并没有立即进入我们的意识。

直到某一时刻，由于足够的信息处理、不同信息之间的联系、其他信息的输入等，对原有问题得到了一个解答。

于是大脑首先将注意力从向外调整为向内（这符合前面说的视觉输入降低和α波增强提前于尤里卡时刻约1.5秒的实验结果），然后将潜意识中加工得到的解答提取到主意识中来，这才使我们产生了解答是突然出现的感觉，即顿悟。

本文挂一漏万，还有其他好几种不同的对顿悟、尤里卡时刻的解释学说，可以参考文献^[4]中罗列的内容。也欢迎阅读笔者其他两篇拙答，可以为本文探讨过程中遇到的大脑注意力、大脑主要语言处理区域等提供一些扩展内容。