在大约200名人类谜题解答者的协助下，借助计算机模型和功能性磁共振成像技术，研究人员对推理和决策过程有了更深入的了解，精准定位了当问题解决受阻时迅速激活的大脑通路。
你在寻找一个模式或规律，但就是找不到。于是你退回去，重新开始。
根据华盛顿大学的新研究，这是你的大脑在识别出你当前的策略不起作用，并且你需要一种新的方法来解决这个问题。在大约200名拼图参与者、一个计算机模型和功能性核磁共振成像（fMRI）图像的帮助下，研究人员深入了解了推理和决策的过程，精确指出了在问题解决陷入困境时大脑中迅速激活的神经通路。
"你的大脑有两种基本方式引导你度过一生——趋向好的事物，或避开行不通的事物，"心理学副教授、这项新研究的合著者Chantel Prat说，该研究于2月23日发表在《认知科学》期刊上。"因为这些过程发生在看不见的地方，你不一定能意识到其中哪一种方式在起主导作用。"
研究人员使用布朗大学Michael Frank开发的一项决策任务，精确测量了每个人大脑中涉及学习趋向有奖励事物与避开较少奖励事物的"引导"程度。Prat和她的合著者专注于理解是什么让一个人擅长解决问题。
研究团队首先开发了一个计算机模型，该模型详细说明了他们认为解决瑞文高级推理测验（Raven's Advanced Performance Matrices）所需的一系列步骤——这是一种标准实验室测试，由类似上文所示的谜题组成。要成功解答，解谜者必须识别模式并预测序列中的下一个图像。该模型基本上描述了人们解决谜题所采取的四个步骤：
- 识别模式中的一个关键特征；
- 找出该特征在序列中出现的位置；
- 提出一个操作该特征的规则；
- 检查该规则是否适用于整个模式。
在每一步，模型都会评估自己是否取得了进展。当模型被赋予需要解决的实际问题时，当它能够避开那些无助于其进展的特征和策略时，其表现最佳。根据作者的说法，这种知道你的"思路何时偏离轨道"的能力对于找到正确答案至关重要。
下一步是观察这在人类身上是否也是如此。为此，研究团队让三组参与者在三个不同的实验中解答谜题。在第一个实验中，他们使用纸笔测试解答原始的瑞文推理测验问题，同时进行Frank的测试，该测试分别测量他们"选择"最佳选项和"避免"较差选项的能力。结果显示，只有"避免"较差选项的能力与成功解决问题相关。在决策测试中识别最佳选择的能力与有效解决谜题的能力之间没有关联。
第二个实验将纸笔版的谜题替换为一个更短、可在MRI脑扫描环境中实施的计算机化版本。这些结果证实，那些在决策任务中最擅长避免较差选项的人，同时也是最好的问题解决者。
最后一组参与者在完成计算机化谜题的同时，通过功能性核磁共振成像（fMRI）记录了他们的大脑活动。基于该模型，研究人员估测了大脑的哪些部分会驱动成功解决问题。他们将焦点放在基底神经节——Prat称之为前额叶皮层的"执行助理"，或者说大脑的"CEO"。基底神经节通过两条并行的通路协助前额叶皮层决定采取何种行动：一条通路将信息调高，认为其相关；另一条通路则将信号调低，认为其无关。与Frank决策测试相关的"选择"和"避免"行为与这两条通路的功能有关。这项实验的结果表明，在基底神经节中"调低音量"的过程预测了参与者成功解决谜题的程度。
"我们的大脑拥有并行学习系统，用于避免最不好的事情和获得最好的事情。很多研究都关注我们如何学会找到好东西，但这次疫情很好地说明了为什么我们需要这两个系统。有时，当没有好的选择时，你不得不选择最不坏的那个！我们在这里发现，这对于复杂问题解决来说，比识别什么方法有效更为关键。"
该研究的合著者包括华盛顿大学心理学系的副教授Andrea Stocco和助理教学教授Lauren Graham。这项研究得到了华盛顿大学皇家研究基金、华盛顿大学启动基金奖励以及贝佐斯家族基金会的支持。