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[1] 英国著名博物学家、进化论者、地理学家、人类学家、社会批评家和理论家。——译者注
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伟大创意的诞生：创新自然史 梦境，孕育创意的“原始汤”
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和其他任何一种大脑中产生的想法一样，灵感也产生于大脑中的细胞网络。当这种网络受到刺激而被启动，并形成一种新的有规则的形式时，灵感便产生了。然而如果这种新生的灵感想要慢慢孕育，成长为一些具有更重大意义的新创意，就必须和其他的想法进行连接。换句话说，要让灵感得到成长，必须为它提供一种环境，让各种各样的新信息连接可以不断涌现。影响这个环境的个体要素包括人脑内的神经元细胞和（神经元的）突触，以及人所处的文化环境等。
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在很多年的时间里，科学界就神经元连接的本质进行了激烈地讨论。它们在本质上是化学连接还是电子连接？在人脑内是否存在类似“化学汤”一样的物质？是否存在类似“电火花”一样的东西？最终人们发现，答案是全都存在。当神经元细胞发出电子信号后，信号沿着细胞的神经轴突移动。而神经轴突又都是通过突触间隙（synaptic cleft）与其他的神经元细胞相连接。当之前发出的电子信号到达神经元细胞的突触时，就会释放一种化学信号——神经传递素，比如多巴胺（dopamine）或者血清素（serotonin）。这种神经传递素会慢慢地移动，通过接收它的新神经元细胞，并最终在这个细胞里启动另一次电子信号的释放。该电子信号经由上述过程再次传递到大脑内的其他神经元细胞中。
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20世纪的一个非常著名的实验，首次证实了人脑内神经元信息传递的本质是一种兼具化学与电子性质的活动。早在20世纪20年代，德国科学家奥托·洛伊（Otto Loewi）从两只青蛙体内提取了两颗还在跳动的心脏，并将这两颗心脏分别放在了两个装了盐溶液的容器内。在其中一个容器内的青蛙心脏上，洛伊将一个电极连接在心脏的迷走神经上。在一只没有受损的健康青蛙体内，迷走神经是从青蛙的脑干开始，一直传遍全身的。迷走神经可以帮助调节青蛙体内的副交感神经，经由一种电子电荷刺激神经系统，并最终控制心脏的跳动速度，将其变慢。洛伊将这只青蛙心脏附近的溶液提取了一部分，倒在第二只青蛙的心脏上。尽管第二只青蛙的心脏没有受到来自外界电极的刺激，但它的跳动速度也开始减慢了。由此，我们知道，可以引起青蛙心脏跳动减速的指令，通过盐溶液中形成的“化学汤”成分传递出去了。假如洛伊用电极刺激第一只青蛙心脏的另一个部位，那么便可以按照上述步骤将两只青蛙心脏的跳动速度都加快。我们现在已经知道，来自外界的电极刺激可以最终导致在“化学汤”中加入两种完全不同的分子，即乙酰胆碱（acetylcholine，使心脏跳动速度减慢）和肾上腺素（adrenaline，使心脏跳动速度加快）。
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洛伊的实验意义重大，影响深远，引人关注。但更引人关注的，是洛伊想到这个实验的离奇过程。这个实验的创意其实是洛伊在梦里想到的。准确地说，洛伊做了两个梦，并且根据梦里的启示，想到了这个实验的具体创意。根据洛伊自己的讲述，故事是这样的：
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那年复活节的前一晚，我在夜间突然醒来。我开了灯，在一页并不大的纸上草草记下一些笔记，然后又再次进入睡梦中。第二天早上6时左右，我醒了，突然想到夜里在纸上记下了一些非常重要的想法。但是，我看着自己记下的那页笔记发了懵，因为书写得太乱了，根本猜不出到底记的是什么。第二天夜里，约摸3时左右，前一晚想到的创意又再次重现于我的大脑。那是关于新的实验设计的创意。通过这个实验，可以测定一个我在17年前就提出的、关于化学传递的假设。我马上就起了床，冲到实验室，根据梦里想到的方法，在青蛙的心脏上做了一个简单的实验。
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在通常情况下，一想到梦中得来的创意或灵感，我们便会将其与艺术创作相关联。但是，在科学发展的过程中，大量的突破性进展和成就最初都源于梦中的思路或猜测。在一次夜间的梦中，俄罗斯科学家门捷列夫想到可以根据原子的重量来进行排序，他为各种元素建立了一个表格，最终创立了化学元素周期表。在1947年的一个夜晚，诺贝尔经济学奖得主约翰·卡鲁·埃克尔斯（John Carew Eccles）做了一个梦。在梦中，他第一次构思出突触抑制作用的相关理论思路。正是这条理论帮助人们理解了，为什么神经元细胞可以被启动进行相关活动，但却不会导致一连串、无休止的大脑活动。埃克尔斯最初的猜测和灵感，只涉及一种纯电子系统的研究。但后来的实验最终证明，化学物质γ–氨基丁酸（简称GABA）是突触抑制的核心。而且，这一研究发现与奥托·洛伊几十年前的实验结果完全一致。
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在科学研究与发现的过程中，睡梦的作用其实并不神奇。在睡梦中，大脑就像处于一片创意的肥沃土壤里。我们知道，在快速眼动睡眠（REM）中，大脑脑干里释放的乙酰胆碱细胞，会被无休止地任意刺激和启动，同时释放出一波又一波的电子，像波浪一样在大脑里翻滚着前进。这时，大脑里存在的相关记忆和一些思维联系就被启动了，并进行着一种无规则的运动，且这种运动所受的限制并不多。于是，大脑里便创造了一种只有在睡梦中才会出现的梦幻状态。梦里产生的那些神经元细胞的连接形式，大多数情况下都是毫无意义的，但偶尔会突然出现一些非常有用的神经元细胞连接。这类连接在大脑完全清醒的状态下，是无法出现的。从这个意义上来讲，弗洛伊德（Sigmund Freud）提出的关于梦境的观点是一种“落后”的发现。他认为在梦境中，我们只是将一些之前受到压制而无法浮现的真相进行了发掘。然而相反，我们却是在进行一种探索活动。我们通过将神经元细胞按照各种新的形式进行连接，从而试图找到一些新的真相。
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近期，由德国神经科学家乌尔里克·瓦格纳（Ullrich Wagner）主持进行的一项实验证明：当大脑处于梦境状态时，将具备可以激发各种创新的巨大潜力。瓦格纳在实验过程中，为受试者布置了一项单调的数学计算任务。受试者要重复地进行一项计算，将一个8位数字一再转换成不同的数字。随着实践次数的增加，受试者在完成这项任务时的效率不断地提高。其实，在瓦格纳设计的这道数学题目中，其解决方法是有规则可寻的，即有一个可以帮助受试者快速得到答案的潜在规则。一旦受试者发现了这个规则，那么他解出题目的速度将提高不少。这种情形和玩七巧板游戏相似。即玩家通过自己的思考，找到了规则，并最终将七巧板快速地拼完整。瓦格纳发现了一个现象：假如让受试者看到这道题目后，就给他们一些时间去睡觉。这样一来，受试者会更加容易发现这道数学题的解答方法。可以说，他们找到规则的速度将不止增加一倍。清醒时的活跃思维再加上睡梦中的脑内活动，将帮助受试者更加清楚地了解要解答的问题，并最终找到解题的规律。而这条规律在他们刚刚开始受测时，是无法找到的。实验证明，在人的睡梦中，将形成一种混乱无章但又非常有效的思维环境。在这种环境中，去探索相邻可能空间将会更加容易，更有成效。
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从某种意义上，睡梦可以被比作形成在大脑中的“原始汤”。这时产生的各种灵感就可以比作“原始汤”中的碳原子。跟那些碳原子一样，灵感也在试图与其他的灵感进行连接，从而产生新的灵感连接形式，不管是链状的，还是环形的。洛伊梦到青蛙实验的故事，一般情况下，都是被看作人类思维存在瞬间顿悟这一事实的例证，即比作牛顿的苹果在20世纪的重现。但实际上，洛伊已经思考这个问题17年了。在这漫长的时间里，他一直在思考神经信息的传递是不是通过化学方法来实现的。洛伊的实验设计之所以会出现，一部分原因是和他那晚所经历的快速眼动睡眠有关，另一部分原因则和他大脑里面孕育了近20年的猜测性灵感相关。
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将科学研究中的灵感慢慢孕育的过程进行形象描述，并具体化为一次由睡梦引发的“灵光一现”，这种说法其实是经常出现的。1865年，德国化学家弗里德里希·奥古斯特·凯库勒·冯斯特拉多尼茨（Friedrich August Kekulé von Stradonitz）坐在温暖的壁炉边，看着燃烧的炉火慢慢地睡着了。在梦中，他见到了希腊神话故事中的一条蛇乌洛波洛斯（Ouroboros）的形象。他看见这条蛇咬着自己的尾巴。在那一晚之前，凯库勒曾经花了10年的时间，研究基于碳原子的各种分子之间的关系。梦里蛇的形象让他突然想到一点，苯分子的结构可能是一种相似的形式。他认为苯分子的结构可能会是这样的：内部由碳原子围成一个完美的圆圈，圆圈的外围则由氢原子环绕着。
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凯库勒大脑中多年来一直在进行的灵感孕育过程，为他发现苯分子的结构提供了一种潜在可能性。但是这种可能性要成为事实，即灵感要孕育成为一个可以改变世界的创意，则还要具备另一个条件。那就是，古代神话中的一个标志性的形象在他的大脑中出现，并且要和他孕育多年的灵感连接在一起。凯库勒的这一联想具有极其重要的意义，苯分子的环状结构成为有机化学的革命基础。这一发现所打开的研究视野，最终帮助人们发现了碳原子所具备的、高超的连接能力，知道了由它连接而成的各种环状、晶状、链状的分子结构。在凯库勒的梦境中，他脑内的各种神经元细胞被启动，并形成了一种奇异的组合形式。这种偶然间出现的神经元细胞组合，最终帮助我们了解到碳原子超强的连接能力。这一事例从根本上帮助我们去理解另一个问题，即生命的起源及它最初的创新发展过程。
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大脑，在噪音中不断形成新的连接
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当人在清醒状态下时，大脑中也是倾向于生成一种“混乱无序”的神经元细胞排列状态。这种状态和大脑在梦境状态下的情况一样。一方面，神经元细胞通过化学物质传递信息。在这个过程中，承载着信息的化学物质经由相邻的神经元细胞的突触间隙得到传递；另一方面，神经元细胞还通过一种较为间接的方式进行信息交流，即神经元细胞会按照一种统一的频率被启动（科学界尚未查明全部原因）。可以想象一个爵士乐队，其中，每一名乐队成员都在按照不同的乐谱和节奏进行表演。突然之间，所有人开始演奏同一支华尔兹，并且每一分钟的节拍都是120拍。这种突然出现的一致行动被神经科学家们称为“阶段封锁”。在这一阶段，神经元细胞的活动是完全一致的。数百万的神经元细胞按照同一种节奏运动。
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但是大脑似乎也需要完全相反的活动：定期的电波混乱现象——神经元细胞都按照自己的节奏运动，完全不一致。如果用一台脑电图（EEG）将大脑内神经元细胞的各种不同频率的活动进行跟踪和记录，会发现这样一种有趣的现象。这和我们在调试收音机时遇到的情况一样。一会儿是有规律、有节奏的节目播放的声音，一会儿又出现静电干扰和噪音。人的大脑也一样，有时也会调频出“噪音”时段，但是这种时段的出现频率是受到控制的。
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2007年，南佛罗里达大学的脑科学家罗伯特·撒切尔（Robert Thatcher）决定做一组实验。受试者为数十名儿童。根据实验中儿童大脑活动的情况，测定人脑在“阶段封锁”与“噪音阶段”这两者之间存在的规律。撒切尔发现，一般情况下，人脑中的“噪音阶段”持续时间仅为55毫秒。但是，在那些被测试的儿童中，“噪音阶段”的持续时间并非完全相同。在一些儿童的大脑中，“阶段封锁”的时间要长一些，而在另一些儿童的大脑中，“噪音阶段”的持续时间要更长一些，最长可达60毫秒。于是，撒切尔将这些儿童的大脑活动情况与他们的IQ得分进行对比分析，他发现在这两组数据之间存在着一种直接的联系。在“噪音阶段”的时间如果增加一毫秒，那么其大脑的IQ测试得分就会增加20分之多。同样，如果“阶段封锁”的持续时间更长，那么其大脑的IQ测试得分就会减少。不过，这种得分减少的幅度并不大。
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撒切尔的实验证实了一种与人们的直觉判断完全不一致的情况：人脑的神经元细胞活动越混乱，其聪明程度和创新能力就越高。这种情况和我们的直觉判断恰好相反。我们一般把当前在技术领域的智能发展归功于越来越精准的机电运动。当英特尔公司（Intel）为自己最新推出的微处理器进行宣传时，可不会打出如下的广告：每隔55毫秒，我们的微处理器就会发出一阵噪音！然而，寻求这类“噪音”的大脑似乎更有活力。长期保持在“噪音阶段”的大脑一般更容易产生好创意，至少这一点可以通过大脑的IQ测试得分证明。
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目前，对于大脑内出现的这种“噪音阶段”，科学界还没有找到一个完整的解释。但是，撒切尔和其他的科学研究人员们都相信一点，即大脑活动中出现的“噪音阶段”允许脑内神经元细胞出现一些新的尝试性连接。当大脑处于有序活动状态时，这类新的连接将不能产生。根据相关理论的说法，在“阶段封锁”状态时，大脑内的活动都是按照一种固定的计划或轨道进行的。而当大脑处于“噪音阶段”时，大脑就可以吸收大量的新信息，为新出现的情况探索出新的解决方案。从这个角度来看，大脑存在的这种“噪音阶段”可以被比作一种在后台进行的“睡梦”。在这种状态下，一波又一波的“噪音”让神经元细胞可以自由地运动并组成新的连接。甚至当我们的大脑处于清醒状态时，大脑活动也欢迎那种类似于睡梦中会出现的“神经元细胞无序活动”的状态，平均间隔为55毫秒 。
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