当你突然明白一件事时，大脑会发生怎样的变化？
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当人们突然明白一件事的时候，大脑会发生什么样的变化？
人们常说恍然大悟，茅塞顿开，有时突然明白人生道理，在这些时候，大脑到底发生了什么样的变化？有神经环路的变化吗？还是改变了神经元的活动性？
▎顿悟
这种「突然明白一件事」的现象，在心理学上称为顿悟（insight），即突然就意识到应该怎样解决一个问题。在这里，我们先简单描述一下这种现象及行为学上的解释，为下文的神经机制研究做铺垫。格式塔学派（德语：Gestalttheorie）是心理学重要流派之一，兴起于20世纪初的德国，又称为完形心理学。由马科斯·韦特墨（1880－1943）、沃尔夫冈·苛勒（1887－1967）和科特·考夫卡（1886－1941）三位德国心理学家在研究似动现象的基础上创立。格式塔是德文Gestalt的译音，意即“模式、形状、形式”等，意思是指“动态的整体（dynamic wholes）”。
格式塔学派主张人脑的运作原理属于整体论，“整体不同于其部件的总和”。例如，我们对一朵花的感知，并非纯粹单单从对花的形状、颜色、大小等感官资讯而来，还包括我们对花过去的经验和印象，加起来才是我们对一朵花的感知。例如描述一棵树，它的部分是树干、树枝、叶子、花朵或果实。但是当你看一整棵树的时候，你并没有意识到其中的部分，你意识到的是整个物体——树。
格式塔最著名的例子是花瓶/面部轮廓。
▎顿悟学习
这是在沃尔夫冈·科勒的黑猩猩实验中观察到的。科勒发现黑猩猩可以利用顿悟学习而不是反复试验来解决问题。
通过条件反射学习对所有动物和人类来说都十分常见，对早期教育也很有用。但是通过顿悟学习只适用于聪明的生物。它是一种通过观察，通过感知关系和理解情况来完成的学习。
当聪明的生物个体面对一个较为复杂的问题时，他会思考和审视整个情况，并试图找到解决方案。
顿悟学习也被称为格式塔学习，它是指学习关注整个个体，是个体与情境相互作用的结果。通过这种互动，会产生新形式的感知和想法。
格式塔心理学派认为顿悟包含“突然发现导致问题解决的重要因素”这种过程，并且认为这一过程与问题表征的重构（changing the problem's representation restructuring）密切相关。用通俗些的话说，就是看待一个问题的方式与角度发生了变化，从而灵光乍现找到答案。以下面这个任务为例，这是problem solving领域里的经典问题（九点问题），也是顿悟研究中运用的主要任务之一。没做过这道题的人们可能一开始有些摸不着头脑，但突然明白之后就会产生顿悟的感觉（西方也称其“Aha”现象）。
▎四条直线连接九个点
第一次做这个游戏的时候你做半天都做不出来，你就在这九个点里面拼命兜圈子，兜圈子，怎么兜都兜不出来，你必须通过九个点给你的限制，用更大的参照系统思考问题，你会发现四条直线经过这九个点就可以把九个点一笔连起来。
▎三条直线连接九个点
还是同样九个点，现在要求你用三条直线将它一笔连起来。
三条直线将九个点一笔连起来，这个游戏起源于日本幼儿园的一道小智力测验题，结果发现这个小朋友做出来的速度还是比较快，但是给成人做，就发现见鬼了，成人一般怎么样，一般都做不出来了，其实不是我们懂得比小孩少了，是懂得我们比小孩太多了。
这个问题的诀窍就在于，想到直线不一定要局限在九个点形成的矩阵中，这是对此问题有了崭新的认识，即改变了问题表征。简而言之，主流观点认为顿悟的基础是从新的角度或以不同方式看待原有问题，这也是下面神经机制研究的理论基础。
顿悟的基础在于从新的角度看待老问题，但固着（fixation）会阻碍这一过程。固着可以理解为思维定势，通俗地说就是我们倾向于对某种特定的事物或在某种特定情境下有特定的反应。
比如通常情况下，我们只能看到某些物品的特定作用（功能固着），因而无法解决一些需要顿悟的问题（火柴问题）。所以，在顿悟产生之前我们需要打破定势，前扣带回（ACC）就起到了这一作用。
《从困境到超越：顿悟的脑机制研究》一文有这样一段话：以往的大量研究证据显示，前扣带回（ACC）参与执行功能，在如Stroop任务与Flanker任务中起到冲突检测的作用，因此我们预期，在打破思维定势过程中很有可能需要ACC的参与。在思维定势打破过程中，不仅需要探测出认知冲突存在而且还需要解决这种冲突、在新、旧思路之间实现切换。
Stroop任务与Flanker任务中的“冲突”指的是对某些刺激的反应冲突。比如Stroop任务，让受试者尽量迅速连贯地说出一些字的颜色（字体颜色），但这些字本身是意指颜色的字（如“红”“绿”），而字体颜色与所指颜色有不同，于是被试在报告字体颜色时就会遇到“冲突”，表现为反应时长、错误率高。
该篇论文中的冲突是指新、旧思路之间的冲突，只有检测到可能存在的冲突才能发现新思路，而担任这一角色的就是ACC。另一个重要脑区是左侧前额皮层（PFC），它与ACC协同作用但却有不同功能。研究发现，“ACC与PFC在顿悟过程中都有明显激活，但ACC在顿悟项目上比非顿悟项目上的活动多，而在容易的顿悟项目与困难的顿悟项目上没有差别；但左侧PFC在困难的顿悟项目上的活动多于容易的顿悟项目上的活动，在容易的顿悟项目的活动又多于一般项目上的活动。”
于是研究者们推测，“ACC与冲突检测有关，对冲突有无进行反应，对项目难度没有反应；而左侧PFC与冲突的解决有关，对项目难度进行反应。呈现答案时需要ACC的早期参与来控制信息加工的流向。但随着被试对题目的逐渐熟悉，他们有意识或者无意识地发展出某种信息加工策略来控制局面，从而逐渐降低了对于ACC的依赖。”
在另一项ERP（事件相关电位，即“脑电”）研究中，研究者发现，“ACC的活跃当发生于顿悟启动的早期阶段，在思维定势的打破过程中起到一个“早期预警系统”的作用。”此外，“当问题解决者了解了顿悟性问题的结构并且发展出一般性的信息加工控制策略时，ACC 的活动会降低。”
以上结果说明，ACC是活跃于顿悟启动早期的、检测认知冲突，以提供新的信息加工策略（即新的角度）的存在。
Frontal Lobe Brain Anatomy. Image decade3d/bigstock.com
▎关于前额皮层（PFC）的有趣结果
前额叶，尤其是背外侧前额，在根据特定任务确定合适的反应过程中起重要作用，即外侧前额皮层在选择行为反应时具有一定偏好，会根据特定任务制定一系列反应。实验预期前额皮层的损伤的个体相对于正常个体在顿悟性的问题解决任务中有更好的成绩。
“火柴等式”实验确实证实了这个预期，82%的前额皮层损伤的个体解决了困难的等式问题，而正常被试只有43%解决了困难的等式问题。因此研究者认为，PFC在问题解决过程中负责选择合适的反应，因此限制了顿悟性的问题解决。
那么为什么PFC在顿悟问题上显著激活，且与问题难以有关呢？
研究者的推测是，相比活动于顿悟早期、甚至顿悟的酝酿阶段的ACC，“PFC可能在顿悟发生的后期阶段才参与进来，它负责调动持续的信息加工资源用以稳定和放大瞬间即逝的灵感，但在顿悟发生之前和发生之初，PFC的作用可能会受到抑制，只有这样，人们才能顺利地从常规思维的束缚中解脱出来，放弃成见，获得顿悟。”
因此，PFC是主要活动于顿悟后期，负责持续调动资源以最终解决问题的。这与前面提到的“在问题解决过程中负责选择合适的反应”也算是不谋而合。总而言之，ACC与PFC在顿悟过程中是在时间、功能上互相协同的。
顿悟是个复杂的过程，参与进来的脑区也不止ACC与PFC，海马、右侧前部颞叶等都在被主要激活的神经网络中。例如，海马的功能可能与“表征联结”有关，或者在思维的重新定向中发挥作用；右侧前颞区负责的可能是在原本不相关的信息之间建立联系。
揭秘大脑黑箱任重道远，目前的研究结果很难完全解释一个现象，以上提到的只是已知的大脑在顿悟产生时的活动。
思维定势并非是贬义词，定势之所以形成是为了让我们迅速而有效地解决生活中的常见问题。需要顿悟来解决的问题通常是新的，也就是此前没有遇到过的，在这种时候定势才会阻碍问题解决。
总的来说这又是一个有关“先验经验”如何影响当下的问题，就像前一阵大家热议的“蓝黑-白金裙子”一样（颜色恒常性）。
我们的知觉与认知系统在获得经验的过程中不断学习、建立新的联结，并对之后的知觉与认知造成影响，让我们更顺利地解决一些问题，保持对颜色、大小、深度的知觉恒常性，同时也让我们产生各种偏见。从这种角度来说，人的一生真的是不断学习的一生，因为环境不停地在塑造我们的一切。
参考资料：
1.https://www.zhihu.com/question/28611332/answer/41586892；
2.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A0%BC%E5%BC%8F%E5%A1%94%E5%AD%A6%E6%B4%BE；
3.心理學部落格-完形心理學. [2008-04-10]；
4.Sternberg, R.J. (2006). Cognitive Psychology. Belmont, CA: Thomson Higher Education. ISBN 0-534-51421-9；
5.http://www.vkmaheshwari.com/WP/?p=1841；
6.Luo Jing;Zhang Xiuling. (2006). From the Impasse to the Breakthrough: The Brain Basis for Insightful Problem Solving. , 14(04), 484-489.
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