直觉在创造性思维过程中的作用机制

本节将结合创造性的认知机制模型与脑机制相关研究，进一步探究创造性与直觉之间的内在关系。美国心理学家Wallas(1926)首次深入研究了创造性思维的心理活动过程，提出了包含4个阶段的创造性思维一般模型，即准备期、酝酿期、明朗期和验证期，这也是最具代表性的创造性思维认知过程模型。美国学者Sternberg(1999)运用创造性内隐理论分析法，提出了“创造性三维模型理论”，“三维”即与创造性有关的智力——智力维；与创造性有关的认知方式——方式维；与创造性有关的人格特质——人格维，其中的智力维实际上就是一种创造性思维模型。刘奎林(2003)提出了基于潜意识推论的创造性思维模型，该模型强调灵感思维位于创造性思维的重要位置。

基于以上创造性思维的认知模型，越来越多的学者从脑科学的角度进行创造性思维的研究。随着认知神经科学的高度发展，许多研究者选择采用高时间分辨率的脑电技术(如EEG、ERP)、高空间分辨率神经影像技术(如fMRI)等更直观精细的手段来考察脑机制，从而在此基础上阐明创造性的本质，探讨直觉在其中的相关过程。

张拍脑袋的设计创作过程也是一个直觉产生的过程，它可以较为清晰地被分为4个阶段： 先是遇到问题迅速查找相关资料并调取相关记忆、陷入困境后走神、突然出现灵感，最后将成果与要求进行比对和验证。这4个阶段分别对应了四阶段模型中的准备期、酝酿期、明朗期和验证期。因此，本部分就以此为框架，介绍与四阶段相关的研究，揭示在创造性任务解决过程中直觉所起作用的过程和生理机制。

一、准备期

准备期为创造性思维的第一阶段，它主要负责知识的积累和信息的搜集，对创造性问题进行有意识的努力。在非实验研究中，准备期是指创造性思维形成之前，对问题相关知识的理解与积累；而在实验研究中，部分学者把题目出现前的一段时间定义为此阶段，也有部分学者把题目出现后个体主动求解的过程定义为此阶段。

(一)调查研究

在创造性思维形成之前，需要掌握相关领域的技能和知识，而任何领域中专门技能的掌握，都需要至少10年的时间，即“10年定律”(Chase & Simon, 1973)。“10年定律”是由诺贝尔经济学奖得主、人工智能研究的开拓者Simon和Chase在研究国际象棋大师的成长时总结出来的。他们发现，达到国际象棋大师的水平必须经过10年左右的训练，无人例外。幼年开始学棋的人，达到国际大师级别的平均训练时间是16.6年；而起步时心智已较为成熟的人，达到国际大师级别的平均训练时间缩短，但也需要11.7年。这个定律强调准备期是直觉形成的基础，对创造性有着重要的作用。

有学者(路甬祥，2000)整理了1901—1999年诺贝尔奖获得者的年龄信息，发现物理、化学、生物与医学诺贝尔奖获得者的平均年龄分别是52.2岁、54.3岁、57岁，从做出代表性工作到获奖的平均时间差分别是16.1年、15.4年、18.1年。可见从做出代表性的工作到最终获奖一般需要10年，印证了准备期知识积累和技术提升的重要性。

并且，准备期的作用在许多高创造性者身上得到验证。莫扎特一直被认为是音乐家中的天才，他5岁就开始作曲，8岁就作为钢琴家和小提琴家登台演出，看似并没有准备期的作用，而事实并非如此。莫扎特在3岁的时候就开始进行严格的作曲和演奏训练，他到6岁时已经和父亲一起训练了3 500小时，而他作为演奏家和作曲家的父亲正是他的贴身教师。而且，莫扎特早期的作品并不出彩，大多是他照着其他作曲家的作品在那里“描红”，他的第一部大师水平的作品是第九钢琴协奏曲，创作年龄是21岁，此时他已经接受了18年非常艰苦、严格，也是顶尖水平的音乐训练。可见，这位天才同样离不开准备期的训练。除了莫扎特，前文中列举的多个高创造性者的事例，经分析后都可发现创作前技术与知识的积累是不可或缺的，且这些创作者大多表示，直觉是他们创作的源泉，可见直觉是在准备期的大量积累后逐渐形成的。

(二)实验研究

部分研究把准备期定义为题目出现后个体检测冲突的阶段。周淑金(2018)采用具有较高生态效度的创造性产品广告作为实验材料，先通过一个行为实验来对比考察新颖性和适用性在创意广告中的重要性，然后借助于ERP技术分别对这两个特征分别进行探讨。结果发现，个体在体验创意广告时，首先体验到的是创意广告的新颖性特征，即觉察到创意广告中的冲突内容，出现N1-P2复合成分。而冲突的存在诱发了更大的N2与N400成分的波幅，其中N2说明冲突检测过程，与冲突检测的N1-P2复合成分共同对应了准备期；N400说明矛盾语义加工过程。随着被试觉察到创意广告中的冲突内容后，创意广告的适用性可将冲突内容消解并实现整合，从而使创意广告能被理解且具有意义，这个整合成功的过程会使创意广告诱发更大的LPC波幅。据此，个体体验创意广告的认知过程至少会经历3个过程： 冲突监测、冲突加工以及整合成功，其中冲突监测对应了准备期。

尽管准备期阶段具体的时间划分仍有争议，但大多相关研究都观测到准备期时内侧额叶、ACC、颞叶较一致的激活(詹慧佳，刘昌，沈汪兵，2015)。其中内侧额叶、ACC参与认知控制，提前抑制无关思维；颞叶参与语义激活。可见，机会青睐有准备的头脑，创造性思维中准备期对后阶段中直觉的形成起着不可或缺的铺垫作用。

二、酝酿期

面对创造性问题，个体在准备期阶段可能会陷入解题困境，暂时离开当前问题情境有助于问题解决，这一离开问题的时间阶段就被称为酝酿期。在酝酿期，创造性问题中的冲突暂被搁置，个体从把思维集中于解决一个目标冲突转向其他无关的思维活动，而对目标冲突则在潜意识水平上继续进行加工。

无意识酝酿理论认为，无意识状态的思维过程没有严格的信息过滤器，不同于有意识状态。在酝酿期，无意识加工会选中与问题无关的或新颖的线索，并尝试将信息联系起来；而有意识加工则会直接过滤与问题无关的线索(Shanker, 1995)。许多研究者在研究创造性与无意识状态的关系时，假设无意识加工会比意识加工更具创造性，有更多的新颖产物。换言之，直觉加工促进创造性。正如在前文中实验实证部分所述，国内部分研究者认为创造性思维的核心成分是“原型激活”，它是特殊意识状态下初级加工的结果(张庆林，邱江，曹贵康，2004)。结合双加工理论解释，从酝酿到明朗是激活了原型，这个激活更倾向属于平行加工而非序列加工，此加工模式更近似于直觉加工。

(一)一般状态相关研究

已有大量行为研究证实了酝酿效应，并发现其受诸多因素调节，如酝酿发生的时间、酝酿期的时长、间隔任务的类型等(Sio & Ormerod, 2009)。在脑科学的研究中发现(詹慧佳等，2015)，思维僵局作为酝酿期的主要特点之一，会导致脑右半球信息强度持续增大，这有助于人们获取有效信息，从而可以进一步结合原有的认知表征，产生直觉，得出问题答案。相关研究结果显示，个体在陷入解题困境后不仅有右半球优势，整个酝酿期间还有众多脑区的共同参与，如额叶、颞叶、顶叶等。可见，当张拍脑袋陷入困境时，“脑子里一片空白”的状态并不是真的停止思考了，广泛脑区仍在为直觉的产生而努力加工。

相关研究发现(张忠炉等，2012)，有效提示信息有助于问题解决，脑电数据结果显示，有效提示信息分别于300～400毫秒，400～600毫秒，600～800毫秒，在左侧前额叶诱发了更大的P300—400、P400—600、P600—800成分。由此可知，张拍脑袋在看到“蜗牛”这个原型提示时，他的左侧前额叶可能迅速进行了联结谜语与提示信息关系的加工。这体现了整合加工原型和题目，并进行定势转移的思维过程，是形成直觉过程中的关键阶段。

(二)睡眠状态相关研究

除了陷入解题困境时的一般无意识状态，酝酿期也包含受睡眠、物质滥用(酒精)等影响的认知状态，相关研究发现它们都可能会有利于促进人们的创造性行为，提高人们的创造性。

俄罗斯著名化学家门捷列夫在考虑其著作《化学原理》一书的写作计划时，深为无机化学缺乏系统性所困扰。遭遇瓶颈期的他彻夜不眠的工作，研究也毫无进展，那些元素连同许多未解的问题一直在他的脑海中萦绕。过度的疲惫，使他不知不觉之中睡着了。突然，他觉得元素周期表浮现在他的眼前，元素之间排列的规律清晰了。他喜出望外，一下子清醒过来，随即动手剪制了一些标有元素符号的卡片，按照梦中的印象，反复排列调整卡片的次序。最终元素周期表排列成功了，这个划时代的伟大发现完成了。

从许多高创造性者的事例中可以看到睡眠对创造性的影响，如在上述例子中，门捷列夫就在睡梦中发现了元素周期表的框架。通过这完整的例子我们可以发现，“梦境”事实上属于一段离开当前思考状态的酝酿期。以往的研究发现，睡眠有利于记忆的强化，因为记忆在睡梦中重新整合，提高了形成创造性成果的可能性(Mazzarello, 2000)。门捷列夫可能在休息过程中把所有元素相关的信息进行了重新排列组合，这些排列的形成规则超出了平时常规思维下的形成规则，从而产生直觉。

Wagner等(2004)率先直接验证了睡眠有利于提高创造性。研究通过操纵被试在练习和测验之前的睡眠时间，将被试分为两组，一组正常睡眠8小时；另一组则被剥夺这期间的睡眠时间。结果发现正常睡眠组的创造性成果比睡眠剥夺组多了1倍。与上述实验类似，有研究基于原型启发理论(龚正霞，2011)，将研究群体定为有午睡习惯的大学生，对比午睡正常组和午睡剥夺组的原型启发效应。研究发现正常午睡组的启发效应显著大于午睡剥夺组。这些结果都验证了记忆表征在睡眠期间进行了整合重构，才提高了新信息的易得性，促进直觉形成。同时，人们在正常睡眠后精神状态更好，不易被思维定势所干扰，有利于产生新的问题表征，形成直觉。

另有研究者以数字递减任务(Number Reduction Task, NRT)为研究材料，考察了36名被试的延迟顿悟脑神经机制(Darsaud et al., 2011)。发现相比前期规则学习过程中成功解决问题的被试，未成功解决问题的被试更多的激活了海马区域，可见海马区域可能参与了酝酿期中规则发现的加工阶段。另外，早期训练中尝试解决但未成功解决的被试，腹内侧前额叶在后期的测试阶段中激活显著增强，可见腹内侧前额叶可能参与了内隐规则学习的潜意识加工。

结合意识水平对同样需要规则学习的研究进行分析(Greene, Gross, Elsinger, & Rao, 2006)，发现被试对规则进行无意识加工时海马区域显著激活，这对测试成绩有预测作用。而另有研究发现(Andrade et al., 2011)，海马区域的功能连接及其强度可能影响信息的转换和无意识加工。综上可知，海马区域、腹内侧前额叶等作用于直觉形成中的内隐规则学习，对信息的无意识加工和信息重构非常关键。

(三)酒精状态相关研究

酒精也会影响无意识状态的形成，相关研究对酝酿期的探讨有启发作用。Norland和Gustafson(1996, 1997, 1998)根据Wallas的四个阶段模型系统探究了酒精对创造性的影响。他们发现，在准备期，酒精组被试在演绎推理任务的表现比安慰剂组的表现差；在酝酿期，酒精组被试更多的出现无意识状态，且有更高的独创性；在明朗期，酒精组被试在非常规用途任务中灵活性低于安慰剂组，独创性显著高于控制组；在验证期，酒精组被试的读诗绘画任务成绩差，手工操作能力下降。由此可见，酒精的作用受创造性思维的不同阶段和不同创造性任务影响，可能有利于创造性，也可能不利于创造性。其中，酒精对酝酿期产生最为直接的影响，促进了后阶段中直觉的形成。

酒精在酝酿期的作用可能与大脑的认知抑制功能有关。在高认知抑制状态下易于解决高认知抑制需求的分析性问题，而低认知抑制状态下更易于解决低认知抑制需求的创造性问题。酒精导致个体处于低认知抑制水平，因而有助于解决创造性问题。另有研究表明饮酒能促进思维漫游，从而提高了酝酿效应(Sayette et al., 2009)。综上，可见相对于有意识阶段而言，潜意识阶段的个体更擅长信息整合和联结，思维更具发散性和联系性，因而酝酿期更易产生更多原创性的新颖想法，是形成直觉的关键时期。

三、明朗期与验证期

创造性思维的第三阶段，即明朗期，则是直觉成功形成的关键时期，它是无意识加工后，答案跃然纸上的阶段(Kounios & Beeman, 2009)，通常指的是顿悟或“啊哈”体验时刻。而第四阶段验证期，是个体对得到的新颖性结果的适应性验证。顿悟研究对明朗期和验证期的神经机制都进行了系统研究，但这两个阶段不易在实验中进行操作性分离，因此接下来将同时介绍这两个阶段的神经基础。顿悟研究主要可分为远距离联想形成研究、转换思维定势研究和原型启动研究。

(一)远距离联想形成研究

Bowden和Jung-Beeman(2003)开创的复合远距离联想任务(Compound Remote Associates, CRA)，即被试需要找到一个词，该词与所提供的3个词都能组成新的常见复合词。复合远距离联想任务是远距离联想形成的研究中最具代表性的任务模式，它消除了传统顿悟任务解决时间较长的困难，新联结的形成是顿悟发生的关键时刻。相关研究中fMRI数据显示，顿悟产生阶段显著激活了双侧海马旁回、左内侧额叶和右颞上回；EEG数据显示，右侧颞上回在顿悟前0.3秒突然出现了高频γ波。之后经证实，右侧颞上回是构建远距离联想过程中起关键作用的脑区，它负责在原本无关联的信息之间建立新的联系。

在同样采用复合远距离联想任务为实验材料的脑电研究(Sandkühler & Bhattacharya, 2008)中发现，重组有意识的问题表征可能是前额区在起作用。前扣带回参与设定子目标和信息监控，前额叶参与主动解题过程和信息的检索及提取。可见，右侧颞上回、左内侧额叶、前额叶、ACC等都参与了远距离联想任务中顿悟的形成，其中右侧颞上回是远距离联想形成的重要脑区。

小测试

复合远距离联想任务: 请找到一个词,使其与“pine”“crab”“sauce”中任意一个单词都能组合成常见的新词。(www.chuimin.cn)

参考答案: apple(它可以和所呈现的三个词进行组合,分别产生pineapple, crabapple, applesauce三个新词)。

(二)转换思维定势研究

部分研究者认为，顿悟是一种得到问题答案的过程，它的主要特征是突然性、直觉性、清晰性(罗劲，2004)。虽然顿悟的过程历时较短，但是在这其间涉及了众多的复杂认知过程。这些过程包含三个部分：

1.抛弃原先的、无效的问题解决方案，即打破思维定势。

2.产生新异的、有效的问题解决方案，即形成新的联结。

3.个体会有灵光一现的感觉，即有着较强的“啊哈”体验。

这三点同时也是顿悟发生的判断标准。上一部分所述的复合远距离联想任务中，远距离联想形成过程没有包含明显的思维定势转换，因此这部分将通过介绍转换思维定势的创造性问题为材料的相关研究，具体探讨这一过程中的神经机制。

有部分研究者采用ERP和fMRI等技术对转换常规定势的创造性问题解决过程的脑机制进行探讨(Luo & Niki, 2003)。在考察对脑筋急转弯问题的顿悟过程研究中，发现额叶、颞叶、顶叶在内等众多脑区在顿悟条件下被激活，具体区域有额叶、ACC、颞上回、海马等。其中，海马参与了重构问题表征、打破思维定势、形成新颖联结等过程。而需要定势转移的火柴棒问题顿悟研究发现，右腹外侧前额叶和左背外侧前额叶在火柴棒问题的解决过程中被激活。其中，右腹外侧前额叶可能参与了问题表征转换或思维定势转移(Goel & Vartanian, 2004)。针对“啊哈谜语”顿悟问题解决过程的脑成像研究发现，顿悟组有明显的前扣带回与左腹外侧前额叶的激活，这反映出左腹外侧前额叶可能与思维定势打破过程有关(Luo, Niki, & Phillips, 2004)。此外，考察汉字组块破解问题解决的脑机制研究发现，起作用的脑区包括前额叶、ACC、颞上回、楔前叶、楔叶等，说明除了上述脑区的功能，在此类任务研究中，视觉信息抑制也是表征重构的必要条件(Luo, Niki, & Knoblich, 2006)。可见，在转换常规定势的创造性问题中，额叶、ACC、颞上回、海马、等脑区均有参与直觉过程，其中右腹外侧前额叶和左背外侧前额叶是转换常规定势的关键脑区。

小测试

一、脑筋急转弯: 不必花力气打的东西是什么?

参考答案: 打哈欠。

二、火柴棒问题: 由8根火柴组成的2个正方形,如何移动4根火柴,组出8个三角形?

参考答案: 把其中一个正方形旋转45°,重新摆放在另一个正方形上。

三、谜语: 归心似箭(猜一称谓)

参考答案: 思想家。

四、汉字组块破解问题: 从“学”中拆解出“字”;从“四”中拆出“匹”;从“发”中拆出“友”;从“处”中拆出“外”。

(三)原型启发

正如前文理论和实证部分所介绍，国内大多以“原型启发”理论为框架对顿悟进行研究。本部分将主要介绍罗俊龙(2012)的3个相关研究，对顿悟过程进行系统研究总结。

第一个研究由3个行为实验组成，通过结果分析提取了与创造性思维相关的多个因素和指标，构建了《创造发明实验问题材料库》，可用于顿悟研究。

第二个研究运用研究1中建立的材料库，在“先原型学习，后问题测试”的范式下，通过3个脑科学实验，探讨了原型启发下直觉形成的神经机制。具体而言，研究2的第一个实验采用fMRI技术，在“一对一”范式下，通过对比解决创造发明问题和常规问题的思考过程，探究了“关键启发信息利用”的脑机制。“一对一学习测试”范式，即要求被试在学习一个原型后做一个与之类似的创造发明问题。该范式需要个体把原型中的启发信息迁移到创造发明问题中，类似“类比迁移”，这也是直觉的特点之一。研究2的第二个实验采用fMRI的技术手段，以更高生态学效度的“群对群学习测试”为范式。“群对群学习测试”范式，即在实验的第一天，要求被试在行为实验室内学习65个原型材料，其中包括36个创造发明问题和29个常规问题；在实验的第二天，要求被试在磁共振实验室里解决随机呈现的问题，同样也包含创造发明问题和常规问题。与前一范式不同的是，当被试在第二天解决问题时，需要先从第一天获得的众多原型中选取并激活与之相关的某一原型，进而才能利用原型中的启发信息。通过对比以上两种范式的神经机制差异，可以侧面验证“原型自动激活”。经对比以上两个结果，发现楔前叶和后扣带回可能参与了“原型自动激活”，印证了自动提取记忆中信息的认知过程；舌回可能参与“关键启发信息的利用”，印证了迁移原型中的启发信息到当前问题中并产生新的解决方案的过程。根据以上两个fMRI实验的结果，研究2的第三个实验进一步采用ERP技术，在“五对五学习测试”范式下，探讨创造发明问题解决过程中的ERP成分，结果显示原型自动激活过程可能与P300成分有关，N400以及晚期负成分可能参与了原型中关键启发信息的语义加工和整合。

第三个研究，在“群对群”范式下，以“先问题后原型”为实验顺序，研究在问题意识的状态下，创造发明任务中原型启发形成直觉的脑机制。实验的第一天，要求被试在行为实验室尝试解决42个创造发明问题，假设这些题目在没有原型启发的条件下解决较为困难，因此导致被试产生了问题意识；实验的第二天，要求被试在磁共振实验室里，仪器上随机呈现84个原型，其中42个原型与前面的42个问题相关，另外42个原型与前面的问题无关，假设被试在看与问题有关的原型时会激发有效信息，而看与问题无关的原型时则较少受启发。对比这两个条件下的脑机制可以发现，楔前叶、颞中回以及额中回可能参与了问题意识下原型启发促使顿悟思维发生的认知活动。其中楔前叶主要与原型自动激活某一问题的认知功能有关，额中回可能参与了新联结的形成，颞中回可能参与了语义加工。

基于以上三个研究可知，P300成分与顿悟过程中的原型自动激活有关，N400成分和晚期负成分与原型中关键启发信息的语义加工整合过程有关；不同范式，即“先原型后问题”与“先问题后原型”会调节原型中的关键启发信息与问题相联系并形成新解决方案的脑机制；楔前叶可能参与原型自动激活，这也是直觉形成过程中最能体现创造性的阶段；原型和问题之间可能有共同语义成分，从而产生共振作用，引发了原型或问题的自动激活。

其他顿悟的相关脑电研究发现，原型激活可能涉及左侧额下/中回、舌回、楔前叶等脑区。在整个顿悟过程中，原型激活及其关键信息的提取可能与楔前叶有关，原型与问题之间形成新的联结可能与左侧额下/中回、舌回有关，注意资源重新分配和知觉重组可能与枕下回和小脑有关(邱江、张庆林，2011)。此外，众多ERP研究对原型启发理论下顿悟的脑内时程动态变化进行了记录，结果发现早期正成分(P200—600)可能与P300有关，是激活原型启发关键信息的验证；早期负成分(N350，N300—500)则可能与语义信息的加工和提取有关，其中N300—500被认为可能属于N400；晚期正成分LPC(P600—700，P900—1700)可能与新联结的形成有关(邱江，张庆林，2007；Luo et al., 2011)；晚期负成分LNC(N1500—2000，N2000—2500)可能与新联结的形成或“啊哈”体验有关(Qiu et al., 2008)。

综合以上顿悟研究及其发现可知，明朗期和验证期的脑机制涉及前额叶、扣带回、颞上回、海马、楔叶、楔前叶、舌回、小脑等。前额叶、扣带回都参与了不同范式下的顿悟形成过程；颞上回主要与远距离联想的形成有关；海马主要负责打破思维定势并产生新的联结，外侧额叶主要参与转移思维定势；左侧额下/额中回、楔前叶、舌回主要参与原型激活；而左外侧前额叶则主要负责对答案的适应性验证。

小测试

一、原型材料: 莲叶的表面有一些微小突起,水滴落在莲叶的表面上不会流散,而是凝成水珠滑走。这样一来,滑走的水珠也会把莲叶上的尘土带走。

情境性问题: 车子表面上的尘土很难用清水洗净,使用化学洗漆剂又有可能腐蚀车子的表面。那么,如何设计车子的表面才更容易用清水把车子上的灰尘洗净?

参考答案: 把车子的表面设计成突起结构,突起能使水滴不会流散,而凝结成水珠将灰尘带走。

二、原型材料: 投弹甲虫尾部有3个腔室,分别有3种不同的化学物质,瞬间混合时发生剧烈化学反应,进而向敌人喷出灼热的毒液。

情境性问题: 用水灭火往往受水源的限制,将两种化学药剂混合能够产生灭火效果很好的喷雾,但是在灭火的时候不易控制两种化学药剂的混合。那么,灭火的时候如何控制化学药剂的混合?

参考答案: 将灭火药剂分开存放于一个容器的不同空腔中,使用时能方便混合。

三、原型材料: 两栖动物盒子鱼移动速度十分快,因为其流线型身体及皮肤结构符合空气动力学原理,可以大大减少空气阻力。

情境性问题: 汽车的每100千米耗油量是重要的质量指标,开发商一直在努力开发高效、节能的新款汽车。那么,汽车的外形设计怎样能更高效、节能?

参考答案: 符合流线型设计,可减少阻力。