科学发明中顿悟的原型启发认知神经机制

科学界关于"原型启发"催化科学发明中顿悟发生的事例十分普遍，从中国的"鲁班从带齿边的茅草中得到启发而发明锯子"的传说，到"瓦特从沸腾的开水壶上受到启发而发明蒸汽机"的经典故事，都说明"原型启发"是科学发明的一种重要思维方式。然而, 由于科学发明思维过程的复杂性，至今关于创造性思维脑机制的研究还停留在非科学问题解决的研究上。本项目课题组依据科学家运用原型启发而成功发明创造的最新实例，编制了《科学发明实验问题材料库》，并计划以功能性磁共振成像(fMRI)和脑电(EEG)作为技术手段，系统探讨原型启发催化科学发明中顿悟发生的认知过程与神经机制，探讨原型知识的表征、问题意识的定向作用、动机与情绪状态、大脑工作状态等因素对原型启发的影响及其相应的神经机制。该项目的开展，对理解人类的创造性本质具有重要的理论意义，对培养和激发人的创造力具有一定的实践价值。

本项目课题组依据科学家运用原型启发而成功发明创造的最新实例和原型启发理论，编制了《科学发明实验问题材料库》，并以功能性磁共振成像(fMRI)和脑电(EEG)作为技术手段，探讨科学发明中的原型启发促发创造性问题解决的认知神经机制，探讨原型知识的表征、问题意识的定向作用、动机与情绪状态、大脑工作状态等因素对原型启发的影响及其相应的神经机制。通过项目的开展，我们发现在顿悟的原型启发促进问题解决的认知过程中，角回与原型和问题之间的新异联系的形成有关，而楔前叶与科学问题解决中的原型自动激活有关；原型知识表征的影响研究中，枕中回与视觉想象的形成及应用（突出原型功能性特征）和图片的加工和想象（配上原型的相应图片）有关；问题意识的定向作用研究中，左侧楔前叶也许与科学问题提出中启发性知识的贮存和提取有关，左侧角回可能与在原型和问题情境之间的新异联系的形成有关；动机与情绪状态对问题解决影响的ERP研究中，竞争性情境和消极情绪促进顿悟中的ERP 成分体现了竞争情境和诱发情绪二者动态交互、共同影响顿悟问题解决过程的不同时间点；饮酒状态和饮酒期望的大脑工作状态研究中，中等程度的饮酒量可能会在一定程度上提高被试问题解决的原型激活率，这种提高可能与右侧额上回，额中回和顶下小叶的活动增强有关。通过项目的开展，获得了对原型启发促进创造性问题解决的更清晰的了解，对理解人类的创造性本质具有重要的理论意义，对培养和激发人的创造力更具有一定的实践价值。研究团队后续将从多个方向更加全面的探讨原型启发的创造性思维成分探讨，为开发一套创造力的测试工具而努力。