为什么好奇心可以既痛苦又快乐

一个关于达尔文的一个有趣的轶事集中体现了有创造力的人的好奇心的力量。1828年，当达尔文抵达剑桥时，他成了一个狂热的甲虫收藏家。有一次，在剥下一棵死树的树皮后，他发现了两只甲虫，两只手各抓一只。就在这时，他看到了一只罕见的十字架地甲虫。他不想失去任何一只甲虫，于是把一只甲虫塞进嘴里，以便腾出一只手来对付这种更稀有的物种。那次特别的冒险并没有结束。达尔文嘴里的甲虫释放了一种刺激性化学物质，他被迫把它吐了出来，显然在这个过程中失去了三只甲虫。尽管结果令人失望，但这个故事确实证明了好奇心的不可抗拒的吸引力。但好奇心也可能是一种焦虑和不愉快的经历。这两种状态在大脑中同时存在吗?

大脑对新奇、惊奇或避免无聊的简单欲望的反应是否相似?

自20世纪90年代初以来，神经科学家们在他们的研究武库中增加了一个强大的新工具，这个工具可以让他们在大脑中描绘出好奇心的活动。功能磁共振成像(fMRI)是一种程序，允许研究人员检查大脑的哪些区域在特定的心理过程中被激活。这种技术依赖于这样一个事实:当大脑的某个特定区域被集中使用时，神经活动所需的能量会导致进入该区域的血液流量增加。因此，通过拍摄血流变化的快照，使用血氧水平依赖(BOLD)对比技术，就可以详细地绘制出大脑的工作状态。当与补充性认知研究相结合时，功能磁共振成像为好奇心研究提供了一个新的维度。一些神经科学实验在促进我们对好奇心的神经生理学基础的理解方面具有特别的创新性和影响力。

我在2009年的一项开创性研究中，加州理工学院的研究人员闵正康(Min Jeong Kang)、科林·卡默勒(Colin Camerer)和他们的同事利用功能磁共振成像(fMRI)来确定好奇心的神经通路。科学家们进行了一项测试，他们用功能磁共振成像扫描了19人的大脑，同时让这些人回答40个琐碎的问题。问题，在不同的主题，特别选择，以创造一个多样化的混合高和低具体知识的好奇心，即对具体知识的兴趣。有人问:“什么乐器被发明出来听起来像人唱歌?”另一个问题是，“地球所属的星系叫什么名字?”参与者被要求依次阅读一个问题，猜测答案(如果他们实际上不知道答案的话)，评估他们寻找正确答案的好奇心，并表明他们对自己的猜测有多自信。在第二阶段，每个受试者看到问题再次出现，紧接着是正确答案。(如果你很好奇，第一个样本问题的答案是小提琴;到一秒，就是银河系。)报告的好奇心被发现是不确定性的倒u型函数。

满足一个人的好奇心相当于拥有美味的食物、美酒或美色。

功能性核磁共振成像显示，在对自我报告的高度好奇心作出反应时，大脑中被显著激活的区域包括左尾状核和双侧前额叶皮层(PFC)——这两个区域在预期奖励刺激时被激活。这种期待是一出你期待已久的戏剧开幕前的一种感觉。左尾状核也被证明在慈善捐赠行为和对不公平行为的惩罚反应时被激活，这两种行为都被认为是有回报的。因此，康和她的同事们的发现与认知好奇心(即对知识的渴望)引发对奖赏状态的期待这一观点是一致的，这表明获取知识和信息在我们的头脑中是有价值的。然而，令人有点惊讶的是，被称为伏隔核的大脑结构，被认为在奖赏和快乐回路中发挥着核心作用(也是在奖赏预期中最可靠的激活区域之一)，在康和她的同事的实验中没有被激活。研究人员还发现，当受试者被告知正确答案时，大脑中与学习、记忆、语言理解和产生相关的区域(如额下回)异常活跃。值得注意的是，研究发现，当参与者看到他们之前猜错的问题的答案时，他们的激活比按照正确的答案进行猜测时更强烈。当他们一开始是错的时候，他们对正确答案的记忆也增强了。随后的一项行为研究表明，在第一次测试中表现出更高的好奇心，甚至在10天后也能更好地回忆令人惊讶的答案。这种结果可能是意料之中的，因为这些信息被认为是更有价值的，当错误被纠正时(关于你真正感兴趣的话题)，学习的潜力会更大。 On the other hand, the fact that the presentation of the correct answer did not significantly activate other brain regions that are traditionally known to respond to the receipt of reward was somewhat puzzling.

我们应该记住，有一种不确定性几乎不可避免地困扰着所有的神经成像研究。虽然fMRI确实可以绘制出至少在某种形式的认知好奇心被激发时大脑中活跃的区域(正如刚才讨论的，这些区域被发现是与对奖励的预期相关的)，这些相同的区域(如左尾状核和PFC)在大脑的其他各种功能中也被激活。因此，如果没有来自认知心理学的支持证据，推测的好奇心和回报预期之间的联系将是相当脆弱的。

为了进一步巩固他们的发现，Kang和她的合作者进行了额外的测试，旨在区分真正的奖励预期和增加注意力的简单功能(在之前的实验中也发现增加注意力可以激活左尾状核)。这个新实验有两个组成部分。在其中一个实验中，研究人员允许受试者在任何时间使用25个代币中的一个，来找到50个问题中的一个的正确答案(在最初的40个问题上增加了10个问题)。由于代币的数量只相当于问题数量的一半，这意味着受试者在一个特定答案上花费代币，就会选择放弃另一个答案。在实验的第二种情况下，受试者可以决定等待5到25秒，等待答案出现，或者他们可以停止等待，跳到下一个问题，从而错过上一个问题的正确答案。这两种行动(花费一个代币或等待一个答案)都有一定的成本，无论是资源还是时间。结果表明，花费符号或时间与表达的好奇心密切相关。这一结果强化了好奇心作为奖励预期的解释，因为人们通常更倾向于投资(不管是时间还是金钱)于他们希望获得奖励的物品或行动。

总的来说，尽管还有一些不确定因素，但Kang和她的同事的开创性工作确实表明，特定的认知好奇心与对被视为回报的信息的预期有关。另外的研究结果表明，好奇心增强了学习的潜力。研究结果表明，当一开始好奇但错误时，记忆力会增强。这一发现可能为改进教学方法和更有效地交流信息提供重要线索。

尽管康和她的合作者的工作具有开创性，但它留下了许多未解之谜。特别的是，本研究只探讨了一种好奇心-特定的认识论-期望由知识为基础的催化剂如琐事问题唤起的好奇心。大脑对新奇、惊奇或避免无聊的简单欲望的反应是否相似?这种反应取决于刺激措施的形式吗?例如，当我们通过查看图像而不是阅读文本而变得好奇时，大脑中的过程是否相同?2012年发表的一项研究试图解决其中几个有趣的问题。

年代在人们好奇的时候对他们的大脑进行扫描，这无疑是一个令人兴奋的实验。但你到底是如何让别人好奇的呢？即使要求参与者评价他们的好奇心（比如，在1-5分制上），也肯定会带来一定程度的主观歧义。荷兰莱顿大学的认知科学家Marieke Jepma及其团队使用了与Kang及其同事不同的方法来激发受试者的好奇心。具体来说，杰普玛决定将注意力集中在知觉好奇心上，即新奇、令人惊讶或模棱两可的物体或现象引起的机制。这个想法是用模棱两可的刺激物来煽惑好奇心的余烬，这种刺激物可以有很多解释。因此，研究人员对19名参与者的大脑进行了扫描（使用功能磁共振成像），这些参与者看到了各种常见物体的模糊图片，如公共汽车或手风琴，这些物体由于模糊而难以识别。为了控制知觉好奇心的触发和缓解，Jepma和她的同事巧妙地使用了模糊和清晰图片的四种不同组合（下图说明了组合的集合）：模糊图片，然后是相应的清晰图片；一张模糊的图片，后面是一张完全无关的清晰图片；清晰的图片后接相应的模糊图片；一张清晰的图片，后面跟着一张相同的清晰图片。因此，受试者永远不知道会发生什么，也不知道他们对物体身份的好奇是否会得到缓解。

由于Jepma的研究是最早试图证明感知好奇心的神经关联的实验之一，结果肯定会引起极大的兴趣，而且他们没有让人失望。首先，杰普玛和她的合作者发现，感知好奇心激活了大脑中已知对不愉快条件敏感的区域(即使不是只对那些条件敏感)。这与信息缺口理论的预期一致——感性的好奇心似乎会产生一种消极的需要和剥夺感，类似于口渴。

第二，研究人员观察到，感知好奇心的缓解激活了已知的奖励回路。这些发现再次印证了这样一种观点，即通过提供所需的信息或至少降低其强度，结束感知好奇心的痛苦状态，被大脑视为一种奖励。简单地说，感知上的好奇有点像被剥夺、冲突或饥饿。满足一个人的好奇心相当于拥有美味的食物、美酒或美色。

杰普玛和她的合作者发现了第三个有趣的事实:感知好奇心的诱导和减少可以增强偶然记忆(无需真正努力就能形成的记忆)，并且伴随着海马体的激活，海马体是一种被认为与学习有关的大脑结构。这一发现为以下猜想提供了额外的支持:激发好奇心不仅是激发探索的有效策略，也是加强学习的有效策略。

杰玛的研究结果与康和她的同事的研究结果之间的差异，而不是相似之处，特别发人深省。Jepma的发现基本上与好奇心是一种令人不快的状态相一致(虽然不是证据)，而Kang的发现与好奇心主要是一种令人愉快的状态相一致(但同样不是证据)。我们怎样才能使这些看似不一致的结论一致起来呢?

首先，正如我已经提到的，Jepma的研究是为了调查感性的好奇心而设计的——由模糊的、奇怪的或令人困惑的刺激所激发的好奇心。更准确地说，模糊图像引发的好奇心机制可以被描述为特定知觉机制，因为参与的被试好奇于特定的模糊图像代表了什么。另一方面，通过检验由琐事问题引发的好奇心，Kang和她的合作者的研究主要探索了特定知识好奇心的基础——对特定知识的智力渴望。因此，从表面上看，这两项研究似乎表明，好奇心的不同方面或机制可能涉及(至少部分)不同的大脑区域，并可能表现为不同的心理状态。

如果得到证实，这一解释将支持Jordan Litman的二元或双重假设。Litman提出了他所谓的“I-curiosity”和“D-curiosity”的存在，I-curiosity是一种与兴趣相关的愉悦情绪，而D-curiosity是一种由于无法获得某些信息而产生的被剥夺感。将神经科学的结果与Litman的概念相结合，我们可以得出这样的印象:感性的好奇心应该主要归为d型，而认知的好奇心基本上属于i型。这一新出现的图景也与认知科学家杰奎琳·戈特利布、塞莱斯特·基德和皮埃尔-伊夫·Oudeyer的假设一致，即“与其使用单一的优化过程……好奇心是由一系列机制组成的，其中包括与新颖性/惊喜相关的简单启发式，以及在更长的时间尺度上的学习进展度量。”这并不一定意味着不同种类的好奇心使用完全不同的大脑区域。不同类型的好奇心可能涉及一些共同的大脑核心(比如负责预期感觉的区域)，但也可能在一定程度上激活独立的电路和化学物质，尽管所有的大脑操作都有一定程度的功能连接。

有一个不确定性几乎不可避免地困扰着所有的神经成像研究。

然而，Jepma和她的同事谨慎地指出，他们和Kang及其合作者的研究中存在的一些不确定性不允许得出明确的结论。例如，因为在Kang实验中，琐事问题总是伴随着正确答案，所以不完全清楚特定大脑成分的激活是否反映了对某种反馈的普遍预期、对特定正确答案的好奇，或者两者的结合。这就是为什么Jepma的团队有时选择不减轻模糊图像引起的不确定性，有时显示完全无关的清晰图像。这种刻意的区分使得研究人员能够将仅仅对图像中物体性质的好奇所产生的激活与对某种形式的反馈的预期所可能产生的激活分开，这种反馈可能会解开模糊的图像。

然而，与此同时，杰普马的团队承认，在他们自己的实验中，只有一半的试验显示了清晰的图像，这为解释结果带来了额外的模糊性。具体来说，不可能确定参与者对图像的真实身份有多大程度的不确定性(以及由此产生的好奇心)，而不可能确定最终是否会显示出清晰的图像(或两者混合)。

Kang和Jepma实验的这些固有限制说明了认知心理学和神经科学研究的真正困难。大脑是如此复杂的硬件，而大脑是如此精妙而又难以破解的软件，以至于即使是最精心设计的实验也总是留有不可预测性的空间。

尽管如此，杰玛的实验还是给我留下了深刻的印象，我变得非常好奇，想知道是什么导致了它，以及接下来会发生什么，如果有的话。“你为什么决定研究好奇心?”我在Skype上问她。

“我在研究开发和探索之间的两难境地，”她解释说。“你利用你已经知道的东西，在你知道很少的时候去探索。我感兴趣的是开发和探索如何指导和指导你的决策过程。”

虽然这很有道理，但它仍然不能完全回答我的问题，所以我坚持了下来。“然后呢?”

“嗯，我意识到探索的主要动机是好奇心，这就是我如何进入的。令我惊讶的是，我发现在神经科学方面关于好奇心的研究很少，尽管它非常重要。”

“你有没有做过其他可能还没有发表的工作?”

她笑了。“你是怎么猜到的?”我做了一个初步的研究，以测试人们是否准备好忍受甚至是身体上的疼痛来缓解他们的好奇心。”

“他们?”

“不是所有人都愿意忍受痛苦，”她说，“但有少数人愿意。”

嘴里叼着甲虫的达尔文无疑也是其中之一。

马里奥·里维奥是一位天体物理学家和畅销书作家。他的书包括全国畅销书才华横溢的错误和为什么?是什么让我们好奇。

从为什么?:是什么让我们好奇马里奥·里维奥。版权所有©2017 by Mario Livio。经西蒙与舒斯特公司许可转载。