Nature子刊：脑成像揭示“顿悟”的神经机制

大脑成像研究的最新成果揭示，洞察力的闪现并非仅令人愉悦，它们实际上会重塑大脑对信息的表征方式，并助力将这些信息深深刻入记忆。这项研究由美国杜克大学以及德国洪堡大学和汉堡大学的研究人员联合开展，其发现对教育领域具有深远意义，表明培养“尤里卡时刻”或许能够使学习效果超越课堂，实现长期记忆与知识的深度内化。

2025年5月9日，由杜克大学的Maxi Becker在Nature Communications（IF=14.7）上发表了一篇题目为“Insight predicts subsequent memory via cortical representational change and hippocampal activity”的文章。文章通过fMRI研究揭示了洞察力如何通过大脑的视觉皮层表征变化和海马体活动来增强记忆，表明在问题解决中经历“顿悟”时刻能够促进信息的深度表征和长期记忆，对教育和学习具有重要意义。

研究团队设计的第一项实验，便是让志愿者看Mooney图这种二值化处理的极端失真图片，随后给他们看对应的清晰原图，再回过头测试他们对Mooney图的识别能力。

脑成像揭示“顿悟”的神经机制

心理物理学实验范式与假设

结果，这组图的识别率从前测的不足20%飙升至80%以上。

接下来，研究者将清晰原图左右翻转，旋转90度及尺寸缩小至一半，来检测学习效应是否依然存在。他们发现，将原图左右翻转或旋转90度后，学习效应仍在，但显著削弱。如果将原图缩小至一半尺寸，学习效应与原图条件下无显著差异。

不过，如果将原图换成同一类别的另一张不同图片（如从这架飞机换成那架飞机），学习效应彻底归零。

也就是说，大脑在一次性知觉学习中，不关心大小，但对朝向很敏感。

这种“神经编码偏好”，在整个大脑皮层里，只有高级视觉皮层（HLVC）最符合，尤其是位于颞下回的梭状回。这里的神经元，恰好对物体朝向敏感，却对物体大小不敏感。

接着，研究者利用颅内脑电图（iEEG），观察了19名癫痫患者神经活动的毫秒级时序。他们发现，HLVC在图像出现后约225毫秒，后测Mooney图的神经调谐模式就开始向清晰原图靠拢。然而，早期视觉皮层中，这个“靠拢”要等到365毫秒以后。

并且，有少数几次，患者在没看原图的情况下，自己也突然识别出了后测Mooney图。这时候，高级视觉皮层的“靠拢”效应也存在，但是断开的、两段的、峰值更早。

可见，人类顿悟时刻的神经可塑性，发生在高级视觉皮层，尤其是梭状回。

脑成像揭示“顿悟”的神经机制

梭状回是编码知觉先验不变性的关键脑区

研究结果表示，与没有那种顿悟感而得出的解决方案相比，参与者倾向于更好地回忆起那些瞬间闪现的解决方案。此外，一个人在当时对他们的顿悟感到越确信，他们在五天后再次被问及的时候就越有可能记住它。研究人员发现，大脑中的一些变化可能导致人们对“顿悟那一刻”有更好的记忆

研究发现，灵光一现的瞬间会引发大脑海马体的一阵活动爆发。海马体是大脑颞叶深处一个腰果形状的结构，在学习和记忆中发挥着重要作用。洞见越强烈，记忆的提升就越大。此外，一旦参与者发现了隐藏的物体，并以新的视角看待图像，其大脑神经元的激活模式就会发生变化——尤其是在大脑腹侧枕颞皮层的某些部分，该区域负责识别视觉模式。顿悟越强烈，这些区域的变化就越大。在这些顿悟的瞬间，大脑重新组织了对图像的感知方式。最后，更强烈的“顿悟”体验与这些不同大脑区域之间的更大连接性有关。不同的区域之间沟通更加高效。 这项研究提供了洞察力过程的神经机制的证据，特别是在视觉问题解决中，洞察力如何通过表征变化和海马体活动影响记忆。这些发现对教育和学习环境具有启示意义，强调了通过洞察力驱动的学习来提高问题解决能力和知识保留的重要性。 参考文献： Maxi Becker et al, Insight predicts subsequent memory via cortical representational change and hippocampal activity, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59355-4 资讯来源： https://medicalxpress.com/news/