創(chuàng)造性思維中原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的神經(jīng)機制.pdf

1、創(chuàng)造發(fā)明史上有關“原型啟發(fā)”促發(fā)頓悟發(fā)生的事例十分普遍，從“魯班受帶齒邊的茅草啟發(fā)發(fā)明鋸子”的經(jīng)典故事，到“瓦特受沸騰的開水壺啟發(fā)發(fā)明蒸汽機”的傳說，都表明“原型啟發(fā)”促發(fā)頓悟是創(chuàng)造發(fā)明的一種重要思維方式?；谶@一過程而提出的頓悟“原型啟發(fā)”理論認為，“原型的自動激活”以及“關鍵啟發(fā)信息利用”是促發(fā)頓悟的關鍵。然而，由于頓悟思維過程的復雜性，國內(nèi)外關于頓悟思維腦機制(包括原型啟發(fā)促發(fā)頓悟)的研究還停留在非創(chuàng)造發(fā)明問題解決的研究上。依據(jù)科

2、學家運用原型啟發(fā)而成功進行創(chuàng)造發(fā)明的最新實例，本研究編制了《創(chuàng)造發(fā)明實驗問題材料庫》，并以功能性磁共振成像(fMRI)和事件相關電位(ERP)作為技術手段系統(tǒng)地探討了原型啟發(fā)催化創(chuàng)造發(fā)明中頓悟思維發(fā)生的神經(jīng)機制。
　　 首先，以頓悟的“原型啟發(fā)”理論為框架，研究一通過3個行為實驗有步驟的建立了一個擁有多項指標并可用于研究頓悟思維機制的《創(chuàng)造發(fā)明實驗問題材料庫》。具體而言：實驗1按啟發(fā)式思維、新穎性以及通俗易懂三個標準從創(chuàng)造發(fā)明的

3、各個領域內(nèi)收集科學家運用原型啟發(fā)而成功進行發(fā)明創(chuàng)造的最新實例36個。實驗2采用《威廉姆斯創(chuàng)造性傾向測驗》量表對實驗1收集到的創(chuàng)造發(fā)明實驗問題作為頓悟思維研究材料的有效性進行了檢驗。在實驗1和實驗2的基礎上，實驗3進一步豐富完善實驗材料，建立了一個擁有84個測試題目的《創(chuàng)造發(fā)明實驗問題材料庫》。該材料庫不僅在編制和測驗的過程中采用嚴格的標準，而且作為頓悟思維測驗的有效性還受到來自《威廉姆斯創(chuàng)造性傾向測驗》量表的佐證。因此，該材料庫的建立為

4、創(chuàng)造發(fā)明中原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的認知機制研究提供了可靠的研究工具，同時還滿足了該認知過程下神經(jīng)機制研究對題目疊加次數(shù)的要求。
　　 隨后，以《創(chuàng)造發(fā)明實驗問題材料庫》為實驗材料，在“先原型學習-后問題測試”范式下，研究二采用fMRI和ERP技術通過3個實驗對創(chuàng)造發(fā)明實驗問題解決中原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的神經(jīng)機制進行了考察。具體而言：實驗4采用fMRI技術，在“一對一”范式下(即先讓被試學習一個原型，然后再讓被試解決與之對應的一個實驗問題)

5、，通過正確解決創(chuàng)造發(fā)明問題和常規(guī)問題的思考過程的fMRI數(shù)據(jù)進行對比分析，直接對“關鍵啟發(fā)信息利用”的腦機制進行揭示。現(xiàn)實生活中，頓悟思維的產(chǎn)生之所以困難，是因為人們對“原型”容易“視而不見”，而“一對一學習測試”范式(一個原型配對一個測試問題)，具有“類比遷移”的特點(把原型中的啟發(fā)信息遷移到問題空間里)，因為不存在原型自動激活的機制，所以創(chuàng)造性不高，因此有必要進行生態(tài)學效度更高的研究范式。以fMRI為技術手段，實驗5采用“群對群學習

6、測試”范式：即被試首先(第一天)在行為實驗室里學習完65個原型材料(36個創(chuàng)造發(fā)明問題的原型材料，29個常規(guī)問題的原型材料)，隨后(第二天)進入磁共振實驗室去解決隨機呈現(xiàn)的問題(包括創(chuàng)造發(fā)明問題與常規(guī)問題)。該范式下當個體面臨某一問題時，如何從眾多的原型中激活與之對應的信息涉及到的認知過程可能首先是某一原型的自動激活，進而才是對原型中啟發(fā)信息的利用。這樣一來，通過比較“群對群”范式和“一對一”范式的腦機制差異，可以間接揭示“原型自動激活

7、”的這一腦機制。實驗4和5結果表明，創(chuàng)造發(fā)明實驗問題解決中原型啟發(fā)促發(fā)頓悟下的“原型自動激活”與楔前葉以及后扣帶回有關，可能反映了從記憶中自動提取信息的認知過程；“關鍵啟發(fā)信息利用”與舌回的激活有關，可能反映了把所激活原型的啟發(fā)信息遷移到當前問題空間形成新穎方案的過程。在實驗4和5的基礎上，實驗6采用ERP技術，在“五對五學習測試”范式下(即先讓被試學習5個原型，測試階段隨機呈現(xiàn)與之對應的5個問題)，對正確解決創(chuàng)造發(fā)明問題和常規(guī)問題的思

8、考過程的ERP成分進行對比分析，結果發(fā)現(xiàn)，P300成分可能參與了原型自動激活過程，N400以及晚期負成分可能與對原型中關鍵信息進行語義加工整合的過程有關。
　　 現(xiàn)實生活中，人們通常是在對問題百思不得其解情況下遇到某一啟發(fā)信息(表面上看起來無關的事物)后產(chǎn)生對該問題的解決方法。頓悟性靈感往往青睞那些有準備的頭腦，所以當人們面臨原型事件的時候，只有在頭腦中存在一個問題意識，才能夠有效激活原型并解決問題。因此，研究三以fMRI為技術

9、手段，在“群對群”范式下通過實驗7采用“先問題-后原型”的順序探討了問題意識下創(chuàng)造發(fā)明中原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的腦機制。該實驗下：被試首先(第一天)在行為實驗室里試著解決42個創(chuàng)造發(fā)明問題(根據(jù)前期建庫研究，預期在沒有原型啟發(fā)的條件下這些題目都很難以解決，這樣就使被試產(chǎn)生了問題意識)，隨后(第二天)在磁共振掃描儀里隨機呈現(xiàn)84個原型，其中42個原型對應于前面的42個問題(預期很多會產(chǎn)生靈感捕捉)，另外42個原型與前面的問題無關(預期較少會產(chǎn)生

10、靈感捕捉，作為一種基線條件)。通過靈感捕捉條件與基線條件進行比較，結果發(fā)現(xiàn)，楔前葉、顳中回以及額中回與問題意識下原型啟發(fā)促發(fā)頓悟思維發(fā)生的認知活動有關。其中楔前葉被認為是負責由原型材料自動激活某一問題的認知功能，額中回可能與新異聯(lián)系形成有關，顳中回可能與語義加工有關。
　　 綜合本研究下的7個實驗，得到的結論如下：第一，《創(chuàng)造發(fā)明實驗問題材料庫》可以為原型啟發(fā)促發(fā)頓悟的認知與神經(jīng)機制研究提供可靠有效的實驗材料；第二，P300成分

11、可能參與了原型啟發(fā)促發(fā)頓悟中的原型自動激活過程，N400成分以及晚期負成分可能參與了對原型中關鍵信息進行語義加工整合的過程；第三，原型中的啟發(fā)信息與問題空間聯(lián)系形成新穎方案的過程機制，可能受到“先原型后問題”與“先問題后原型”不同范式的調(diào)節(jié)；第四，創(chuàng)造發(fā)明實驗問題解決下原型啟發(fā)促發(fā)頓悟中最具創(chuàng)造性的過程(原型自動激活)可能與楔前葉有關；第五，原型或問題的自動激活機制可能是由于原型和問題存在共同語義成分的共振所導致。這些發(fā)現(xiàn)相信對理解人類