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來源：Unsplash

“靈光一閃”實在是太重要了。想象你面前擺著一道沒有頭緒的幾何證明題，總有人能靈機(jī)一動，找到一條輔助線，讓問題變得簡單起來。又或者你嘗試記一下這句隨機(jī)的話：“干草堆十分重要，因為布破了?！蹦慊蛟S會感覺這句話莫名其妙，但如果有一個額外的提示詞“降落傘”，那么你對這句話的記憶應(yīng)該會牢靠得多。

在面對工作、生活中的各類困難時，所有人都期待自己能經(jīng)歷類似的頓悟時刻，讓自己的視角跳出問題本身，找出簡單直接的解決方案，這會顯著提升工作效率。但沒人能解釋清楚，自己在頓悟之前究竟發(fā)生了什么。

這樣重要且難以解釋的現(xiàn)象自然引來了科學(xué)家的關(guān)注——如果能深入理解頓悟的機(jī)制，說不定我們就能構(gòu)建合適的條件，讓頓悟更加頻繁。

近年來，科學(xué)家陸續(xù)在實驗中發(fā)現(xiàn)了頓悟的蛛絲馬跡。一些實驗發(fā)現(xiàn)睡眠有助于頓悟產(chǎn)生，但也有實驗并未發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。便有人猜測，或許是睡眠的不同階段，對頓悟的影響有所區(qū)別。

而最近，一篇發(fā)表在PLOS Biology上的論文，終于通過實驗發(fā)現(xiàn)：較為深度的睡眠，有助于人們獲得對某些類型任務(wù)的洞察力，提升最多可以達(dá)到70%左右。

也就是說，在遇到難以解決的困難時，我們應(yīng)該好好睡一覺，找到簡潔解法的可能性將會大大提升。

01

頓悟?qū)嶒?/strong>

為了研究頓悟在什么情況下更容易產(chǎn)生，研究人員必須給受試者制定一項任務(wù)，它可以是一個有一定難度，卻存在捷徑的游戲。但在游戲開始前，研究人員必須向受試者隱瞞這條捷徑。

如果受試者在玩游戲的階段中只遵守最初的規(guī)則，他會發(fā)現(xiàn)游戲難度越來越高。但如果他經(jīng)歷了頓悟時刻，發(fā)現(xiàn)了隱藏的捷徑，那就能大幅降低他的游戲難度，并且讓游戲分?jǐn)?shù)大幅提高。

在論文中，研究人員將這樣的游戲稱為感知自發(fā)策略轉(zhuǎn)換任務(wù)（Perceptual Spontaneous Strategy Switch Task，PSSST）。

具體到這篇論文中，研究人員設(shè)計的游戲是這樣的。他們讓受試者坐在電腦屏幕前，屏幕上會隨機(jī)生成一群粒子，這些粒子會沿著斜向運動，運動方向總共分為四種，左上，左下，右上，右下。如果粒子都是沿著左上或右下移動，那么受試者需要點擊左側(cè)按鈕；沿著左下或右上，則需要點擊右側(cè)按鈕。

在每輪游戲中，這些粒子只會出現(xiàn)0.4～2秒左右的時間，受試者需要快速做出判斷。當(dāng)然，如果這個游戲只是這樣還好，但問題的關(guān)鍵是隨著游戲輪數(shù)的增加，游戲難度會逐漸增加——準(zhǔn)確沿著斜向運動的粒子會越來越少，到最后大約只有5%的粒子會沿著斜向運動，剩下的粒子都只能沿著隨機(jī)方向運動。

到最后，幾乎不可能只靠粒子的運動方向做出正確判斷。

△ 研究人員向受試者描述的游戲示意圖（來源：L?we AT, Petzka M, Tzegka MM, Schuck NW (2025) N2 sleep promotes the occurrence of ‘a(chǎn)ha’ moments in a perceptual insight task. PLoS Biol 23(6): e3003185. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003185）

當(dāng)然，這個游戲隱藏著一個捷徑：粒子的顏色。

在實際的游戲中，當(dāng)粒子的主要運動方向是左上或右下時，粒子的顏色是橙色；當(dāng)粒子的主要運動方向是左下或右上時，粒子的顏色是紫色。

研究人員在游戲開始前，并沒有向受試者告知這條游戲捷徑。而如果受試者在游戲中經(jīng)歷了頓悟時刻，那么就有機(jī)會發(fā)現(xiàn)粒子顏色和左右按鈕的關(guān)系，就能簡單準(zhǔn)確地判定出最終的選擇。

△ 受試者在游戲中看到的畫面（來源：L?we AT, Petzka M, Tzegka MM, Schuck NW (2025) N2 sleep promotes the occurrence of ‘a(chǎn)ha’ moments in a perceptual insight task. PLoS Biol 23(6): e3003185. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003185）

02

睡眠是關(guān)鍵

研究人員共邀請了90名受試者參加實驗。

受試者會首先進(jìn)行四輪游戲，每輪游戲會讓他們判斷100次粒子的運動方向，每次持續(xù)時間大約0.4～2秒。接著，受試者會被安排小睡20分鐘。這一期間，研究人員會使用腦電圖（EEG）來檢測他們的睡眠狀態(tài)。在午睡之后，受試者會再次進(jìn)行這種游戲。

對比游戲成績，很明顯就能發(fā)現(xiàn)，所有受試者的游戲成績都在休息后得到了提高。并且，很容易分辨出受試者是否發(fā)現(xiàn)了用顏色判斷答案的捷徑，因為游戲后期的粒子運動太混亂，肉眼幾乎不可能分辨粒子的運動方向。

結(jié)果顯示，70.6%的參與者都經(jīng)歷了頓悟時刻，發(fā)現(xiàn)了游戲中隱藏的顏色技巧。

通過對比受試者的腦電圖后，研究人員發(fā)現(xiàn)睡眠狀態(tài)和頓悟產(chǎn)生的比例存在明顯關(guān)聯(lián)。在睡眠中進(jìn)入較深睡眠階段（N2睡眠）的受試者中，有85.7%的人經(jīng)歷了頓悟；進(jìn)入淺層睡眠（N1睡眠）的人，則有63.6%的人經(jīng)歷了頓悟；而那些沒睡著的人，只有55.5%的人經(jīng)歷了頓悟。

不過，在這之外還有更慘的——在之前的實驗中，研究人員進(jìn)行了完全相同的實驗，但沒給受試者提供小睡的機(jī)會，結(jié)果只有49.6%的人經(jīng)歷了頓悟。

從不睡覺的49.6%，到較深度睡眠的85.7%，頓悟產(chǎn)生的幾率最高可提升70%左右。因此，作者認(rèn)為，一段包含N2睡眠的小睡，有助于人們產(chǎn)生頓悟時刻。

研究人員進(jìn)一步分析了實驗中檢測到的EEG，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，EEG功率譜中的斜率或許可以用來預(yù)測頓悟現(xiàn)象。

在神經(jīng)科學(xué)的研究中，EEG功率譜中的斜率已經(jīng)被證明與意識和睡眠深度有關(guān)，更陡峭的斜率代表更低的意識水平。從清醒狀態(tài)，再到N1、N2和N3睡眠，EEG功率譜中的斜率會愈發(fā)陡峭。

而研究人員發(fā)現(xiàn)，EEG功率譜的斜率與睡醒后頓悟產(chǎn)生的比例具有明顯的聯(lián)系。他們認(rèn)為這是一項非常重要的發(fā)現(xiàn)，因為它可以用來驗證現(xiàn)有頓悟機(jī)制的模型。

科學(xué)家當(dāng)前對頓悟產(chǎn)生的機(jī)制有許多種模型，而本文提到的研究團(tuán)隊之前就發(fā)現(xiàn)，正則化（regularisation）和噪聲在頓悟的產(chǎn)生中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。

正則化是機(jī)器學(xué)習(xí)中重要的概念，它會降低參數(shù)之間較低的鏈接權(quán)重，提高性能并避免過擬合。將這種模型應(yīng)用到神經(jīng)科學(xué)中，EEG功率譜的斜率便會成為一個關(guān)鍵、可實際追蹤的量。

而在本次研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了EEG功率譜的斜率與頓悟之間存在關(guān)系，這讓他們有機(jī)會進(jìn)一步深入研究，驗證頓悟背后的深層機(jī)制。

以前很多人都有過，在短暫小睡后獲得靈感的主觀體驗，比如凱庫勒就是在睡眠中夢到了咬尾蛇，才得到了苯環(huán)的結(jié)構(gòu)。而在這項實驗中，這種主觀體驗終于有了實驗數(shù)據(jù)的支撐，并且研究人員還發(fā)現(xiàn)了重要的線索，可以讓他們深入研究背后的機(jī)制。

所以，下次遇到什么困難，不要老是干耗著，不妨放松小睡一會兒。從這次實驗數(shù)據(jù)上看，頓悟產(chǎn)生幾率說不定可以提升70%呢。

撰文：王昱｜審校：clefable

本文來自微信公眾號“環(huán)球科學(xué)”（id：huanqiukexue），如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系 newmedia@huanqiukexue.com

參考資料：

[1] https://www.eurekalert.org/news-releases/1087599

[2] https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3003185#sec021

[3] https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj5866

[4] https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(15)00211-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627315002111%3Fshowall%3Dtrue

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