中国睡眠研究会官方指导

数学经验丰富的人在思考这些具有挑战性的数学问题时，会进入一种特殊的深度专注状态。

回想一下，你最近一次全身心地投入到解决一个颇具挑战性的问题是什么时候？或许是为了解开一道复杂的数学题，又或者是为了确定一盘棋局的走法，你不得不尝试多种策略与方法。然而，随着时间的推移，难题逐渐变得明朗。那些原本杂乱无章的数字和符号，似乎找到了自己的位置。有时候，你甚至会感到，问题就像是在脑海中的一块黑板上，自然而然地迎刃而解。

近期，我和同事们开始探究这些体验背后的神经机制。我们的目标是深入了解，当一个人在进行抽象且高难度的思考时，他的大脑究竟发生了什么。为此，我们设计了一项关于数学专长的研究。

数学依赖于一个古老的大脑网络，这个网络位于大脑外侧折叠皮层的顶部和中央的顶叶区域。它帮助我们处理空间、时间和数字信息。以往关于数学神经认知的研究，主要聚焦于那些能在几秒钟内解决的问题所对应的大脑活动。这些研究有助于揭示支持集中注意力的大脑活动，以及工作记忆——一种能在短期内帮助我们记住数字和其他细节的特殊记忆形式。

然而，我们的研究则采用了更长、更复杂的数学挑战，这些挑战需要多个步骤才能解决，更接近于数学家经常面临的难题。我们发现，数学经验丰富的人在思考这些具有挑战性的数学问题时，会进入一种特殊的深度专注状态。了解这种状态，将有助于科学家在未来更全面地认识专注的力量，以及将解决问题的任务交给设备可能带来的利弊。

在实验中，我们招募了22名大学生，包括研究生和本科生，他们分别来自数学、物理、工程等数学或数学相关专业，以及22名来自艺术等几乎不涉及定量研究的专业的学生。我们测量了每位学生的语言、空间和智商（IQ），以及他们的数学焦虑程度。

我们要求学生观看解决几个具有挑战性数学问题的逐步演示，例如证明斐波那契数列的特性。在整个演示过程中，学生们都戴着一顶装有电极的帽子，以便我们能够无创地追踪他们大脑中的电活动。每次演示结束后，他们都需要报告自己是否理解了演示内容，以及他们在这次体验中的投入程度。我们还提醒学员要认真观看演示，因为演示结束后他们需要解释这些问题。

我们发现，数学专业知识较强的学生与数学知识较弱的学生在大脑活动上存在着明显的差异。例如，数学课程学习较少的学生在前额叶皮层（前额后部的一个区域，参与多种认知活动）显示出更多复杂活动的迹象。这一发现可能反映了他们在理解复杂数学演示的各个步骤时所付出的更多努力。

然而，当我们把目光投向那些习惯于定量思考的学生时，情况就变得格外有趣。我们观察到，他们的大脑额叶与顶叶区域之间似乎存在着明显的活动关联。更确切地说，这些区域展现出了神经科学家所称的德尔塔波活动模式。德尔塔波是一种极其缓慢的电活动波，往往与深度睡眠等状态相联系。但这些学生处于清醒状态且全神贯注，这究竟是怎么一回事呢？

近年来的一些研究表明，这些看似“昏昏欲睡”的较慢德尔塔波在认知处理过程中可能扮演着至关重要的角色，而这种认知处理过程正是深度内部集中和远距离脑区之间信息传递的基础。例如，最新的研究显示，经验丰富的冥想者在进入冥想状态时，会出现大规模的德尔塔振荡。冥想、数学解题和睡眠之所以有相似之处，一个可能的原因就是，在每种情况下，大脑都需要抑制无关的外部信息和不必要的思绪，以便真正专注于当前的任务。

实际上，我们推测，每当人们沉浸在特定情境或复杂问题的解决中时，我们所观察到的长距离德尔塔振荡都可能发挥着核心作用。例如，我们发现，舞蹈家在观看舞蹈、音乐家在聆听音乐时，也会出现类似的德尔塔波。这表明，以这种方式让大脑网络参与到许多需要集中注意力的任务中，可能会非常有益。在某一任务中拥有丰富经验的人在深入参与这项工作时，即使具体的大脑网络不同，也可能会出现相同的慢三角波。还有一种可能性——尽管我们还需要进一步的研究来确认——就是这种深度专注的状态具有普遍性：在一个领域中培养出的这种思维方式，无论是处理三角函数还是拉小提琴，都可能在其他领域中发挥作用。

虽然我们的实验对象是学生，而非冠军数学家或诺贝尔奖得主，但我们观察到的大脑活动差异仍然有力地证明了练习在专业知识培养中的重要性。例如，学生参与者在智商或数学焦虑程度上并没有显著差异。相反，是重复、有意或刻意的学习，帮助其中的一些研究生和本科生成为了更加高效的定量思维者。

当我思考我们这个快节奏的社会中，我们如何在各种任务之间疲于奔命地切换，又如何迫切地将创造力和解决复杂问题的能力外化为人工智能时，我个人不禁产生了一个疑问：如果我们教会自己不去深度专注，那么未来人类解决复杂问题的能力会走向何方？毕竟，我们今天可能比以往任何时候都更需要这种思维模式，来解决日益复杂的问题。

参考文献