元认知是被遗忘的成功秘诀

朱迪思·凯佩尔离赢得100万英镑仅差一个问题。她参加了一个英国问答节目的最后一轮，她必须面对最后一个挑战才能成为该节目的首位获胜者：“哪位国王娶了阿基坦的埃莉诺？”在与节目主持人克里斯·塔兰特简短讨论后，她选择了亨利二世。然后塔兰特问了她那个致命的问题，那是参赛者经常最痛苦的时刻：“最终答案？”凯佩尔毫不犹豫地确认了。当宣布她获胜时，观众爆发出了欢呼声。凯佩尔在2000年11月的那一天没有动摇，这归功于她的元认知。这个术语由心理学家约翰·弗拉维尔在1970年代创造，指的是我们评估自己思维的能力。密码提示的答案是否正确？童年时期的某个记忆是否准确？我们是否会觉得学习一门新语言容易或困难？元认知是一个内部法庭，它裁决我们的心理表征（例如记忆或判断）的合理性。凯佩尔的元认知为她的答案提供了响亮的认可。

这种反思我们思想的诀窍通常被视为人类思维的标志。它也是一项至关重要的生存技能。元认知是我们识别自身局限性并弥补这些局限性的方式。例如，一个认为自己没有为化学考试做好准备的学生可以多花一个晚上来复习原子轨道。当你设置闹钟提醒自己一些你怀疑自己会忘记的事情，或者列出待办事项清单来跟踪一天的活动时，元认知已经介入以将你从自身的不足中拯救出来。

元认知不仅用于发现弱点。当你评估自己的优势时，它也会发挥作用，例如当一个新游泳者踢掉他的浮板或一个刚学自行车的孩子移除辅助轮时。一个具有准确元认知的人可以在准备就绪后立即迎接下一个挑战，从而不浪费时间在她掌握技能的旅程中。

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最终，元认知是学习和成功的基础。然而，当它受损时，在学校或工作中的表现可能会受到影响。你变得不太能够识别错误的决定并纠正方向。几种精神疾病包括元认知缺陷，这可能会阻止个体识别自身的问题。但是，随着在实验室中量化元认知并将其与大脑功能联系起来的新技术出现，研究人员开始了解元认知的工作原理以及它为何会出错。在苏格拉底劝告普通雅典人“认识你自己”几个世纪后，心理学家们正在发现更好的工具来做到这一点——训练元认知并改进我们对自己能力的判断。

元认知思维

反思我们自己的想法与人类文明一样古老。对它的科学研究从西格蒙德·弗洛伊德及其关于一个人的自我知识可能是不准确的观点中获得了第一次重大推动，即人类思维的大部分是意识无法触及的。他认为，通过充分的挖掘，我们可以挖掘出引导我们行为的隐藏力量，从而将我们真正的信仰带入意识之光。然而，心理学家们逐渐意识到这种分析是不可靠的，纯粹的内省作为获得对自身思维洞察力的方法逐渐被抛弃。

弗拉维尔是一位长期观察儿童发展的人，他提出内省的一个方面——元认知——是教育成功的关键。例如，在记忆测试中，他发现“年龄较大的受试者学习了一段时间，说他们准备好了，而且通常是准备好了”，而“年龄较小的孩子学习了一段时间，说他们准备好了，但通常没有准备好。”

他的观察暗示，随着大脑的成熟，年轻人的大脑中可能需要巩固某些区域或网络，才能使儿童更好地判断自己的学习情况。然而，为了在实验室中研究这个想法，研究人员不得不努力解决一个难题：如何测试人们对他们自己想法的想法。

由于没有明显的元认知标记，我的同事和我使用了一种捷径。我们衡量个体对判断的信心，并查看他们的确信程度是否合理。在日常生活中，错位信心的例子比比皆是。当一位没有经验的厨师决定为一个打的朋友尝试新食谱，但结果却烤焦了鲑鱼，煮不熟西班牙海鲜饭，并忘记给沙拉调味时，他或她可能正在表现出较差的元认知。

在我的研究中，任务比准备一顿四道菜的晚餐要简单得多。参与者坐在电脑屏幕前，看到两个大圆圈短暂闪烁。圆圈中充满了点，目标是确定哪个区域包含更多的点。大多数人发现这非常具有挑战性。得到正确的答案不是我感兴趣的——我想知道人们对自己的选择有多确定。一次又一次的试验，受试者选择圆圈并评估他们对自己答案的信心，最终出现了一种模式。如果你的信心只在你表现良好时很高，反之亦然，那么你的元认知状态良好。类似的测试设置可以量化与行为其他方面相关的元认知，例如学习和记忆。

通过使用这些实验，我的同事和我发现，元认知准确性在人群中差异很大。有些人对自己的思维洞察力很差，而另一些人似乎有能力进行出色的心理自我评估。然而，重要的是要注意，一个人的元认知能力并不能预测表现。你可能对自己的技能水平知之甚少，但却能出色地完成数点（或举办晚宴）。

洞察力的解剖学

利用当代神经科学的工具，科学家们现在开始识别控制元认知的大脑机制。第一个线索来自患有特殊形式脑损伤的患者。在1980年代中期，神经科学家艺术·岛村是加州大学圣地亚哥分校拉里·R·斯奎尔的博士后学生。他们正在研究患有失忆症的患者，所有这些患者的海马体（一个关键的记忆区域）都受到了损伤，当时他们注意到数据中出现了一个奇怪的模式。正如预期的那样，他们的大多数患者记忆力都很差，但只有一部分患者意识到自己的回忆问题。那些没有意识到自己缺陷的失忆症患者——他们的元认知能力较差——患有科尔萨科夫综合征，这是一种通常与酗酒相关的疾病。患有这种疾病的患者不仅会因海马体受损而失忆，还会遭受大脑额叶的损伤。这一发现使岛村和斯奎尔怀疑元认知是由大脑额叶控制的。

为了证实他们的猜想，他们需要找到额叶受损但记忆区域完好的患者。他们与同事杰里·雅诺夫斯基合作，找到了七名额叶受损的个体，并观察到他们的元认知确实受到了损害：当科学家们向他们展示一系列句子并询问他们以后有多大可能认出这些句子时，受试者做出了不准确的预测。然而，他们对句子的记忆仍然完好无损。这些研究首次表明，元认知是大脑的独立功能，而不仅仅是日常能力的一部分。

大脑的额叶覆盖了广阔的神经区域，我的同事和我想要更精确地查明元认知的中心。我们于2010年发表的研究旨在做到这一点。在与里莫纳·S·威尔、格伦特·里斯和伦敦大学学院的其他同事进行的一项研究中，我们简要地向志愿者展示了两张图像，并询问他们哪一张看起来更亮。然后他们报告了他们对答案的信心。经过一系列试验，我们计算了每个受试者的元认知得分。

为了排除视觉感知的任何差异，我们确保我们的受试者同样有能力识别更亮的区域，他们大约在70％的时间内做到了这一点。在对他们进行评分后，我们扫描了他们的大脑，发现元认知能力较强的人在前额叶皮层（aPFC）中拥有更多的灰质，前额叶皮层是大脑额叶前部的一个区域，与其他灵长类动物相比，人类的前额叶皮层不成比例地增大。灰质主要由神经元细胞体组成，而白质则由细长的轴突组成，轴突从细胞体延伸出来并将电脉冲传递到其他神经元。元认知能力较强的人也具有更密集的白质束，将aPFC与大脑的其他部分连接起来。

其他脑成像研究表明，aPFC中的神经活动与元认知能力较强的人的信心更紧密地相关。此外，用磁脉冲轰击该一般区域（暂时干扰神经元的活动）已被发现会损害受试者的元认知，而不会影响他们感知的其他方面或决策。

这些研究中有许多是在高度人为的场景中量化元认知的，自然而然地，我的同事和我很好奇，我们为简单判断确定的原理和大脑区域是否也在更复杂的决策中发挥作用。我们与神经科学家贝内代托·德·马蒂诺、雷·多兰和尼尔·加勒特（当时都在伦敦大学学院）一起设计了一个更贴近生活的实验，尽管是在脑部扫描仪内进行的。我们要求参与者决定他们更喜欢哪两种零食，例如，品客薯片与奇巧巧克力。然后他们告诉我们，他们对自己选择了更好的食物有多大的信心。当他们从扫描仪中出来后，他们报告了他们愿意为任何一种零食支付多少钱，并再次评估了他们的信心，这次是对他们命名的美元金额的信心。

这个精细的程序帮助我们将支持我们决策的大脑活动与控制我们对自身行为的元认知的神经中枢区分开来。事实证明，并非每个人都说他们会为他们声称更喜欢的物品支付更多费用——这似乎是合乎逻辑的反应。然而，有些人比其他人更意识到自己行为的不一致性。正如我们在2013年报告的那样，这些人大脑中参与价值计算的区域与aPFC之间的连接更强。尽管他们并不总是做出最佳选择，但至少他们知道自己正在挣扎。

我们还有很多东西要学习。例如，我们尚不知道aPFC如何促进元认知，也不知道为什么该区域更大的大脑体积会导致洞察力的变化。然而，这些发现是朝着确定加强元认知的方法迈出的关键第一步，元认知的缺失可能会产生毁灭性的影响。

缺乏洞察力

当一个患有疾病的人没有意识到自己受损时，临床医生使用术语“失认症”，该词源于希腊语词根，意思是“不知道疾病”。例如，患有痴呆症的患者可能没有注意到他们的记忆力正在衰退。结果，他们可能不会寻求帮助，不记得服药，或者没有意识到他们不能再安全地开车了。精神分裂症、成瘾和中风也会损害元认知。父母或兄弟姐妹缺乏对自己疾病的洞察力对于一个家庭来说可能是令人心碎的，导致社会关系建立的共同现实崩溃。

精神科医生传统上认为，这些患者只是在否认。在这种观点中，患者认识到自己的缺陷，但不愿意向医生和家人承认。然而，现在，元认知失败被视为某些疾病的后果。例如，大多数酗酒者并不认为自己的饮酒有问题——即使他们也认为过量饮酒是不健康的。正如精神科医生丽塔·Z·戈尔茨坦及其同事在2009年写道，“药物成瘾治疗中最大的挑战之一是，需要治疗的个体甚至没有意识到需要治疗帮助。”

元认知和失认症是否是同一枚硬币的两面尚不清楚，尽管我们确实知道它们密切相关。例如，患有精神分裂症且缺乏对自己疾病意识的患者，往往比那些认识到自己疾病的患者的额叶更小——这与前面提到的元认知受损的健康个体中看到的模式相同。（由于精神疾病对大脑有多种影响，因此大脑区域网络的功能障碍最有可能构成失认症的基础。）

我们可能会了解到，失认症只是一种元认知失败。最近的研究暗示，一个人在各个领域进行内省的能力可能有所不同；也许失认症就是其中一个类别。为了支持这种观点，科学家们记录了与记忆元认知（“我怀疑我明天是否会记得交房租，所以我最好给自己做个笔记”）和感知元认知（“我真的发现了一只濒临灭绝的亨氏麻雀——还是只是一只普通的歌带鹀？”）相关的大脑活动差异。我在纽约大学的合作者和我同样发现，aPFC受损的个体在感知元认知方面有困难，但在准确判断他们的记忆方面似乎没有问题。揭示不同类型内省失败的神经根源将有助于研究人员专注于针对失认症的疗法——并可能帮助患者管理他们的疾病或寻求治疗。

元认知提升

恢复元认知的努力最初始于1990年代后期。一项小规模试验调查了氯氮平（一种抗精神病药物）对精神分裂症患者的影响。该研究发现，患者在接受六个月的治疗后，对临床症状的洞察力有所提高。该药物也减轻了他们的精神分裂症症状，因此研究人员无法推测他们康复的哪个方面有助于元认知。

最近，澳大利亚墨尔本大学的心理学家罗伯特·赫斯特及其同事发现，哌甲酯（利他林）可以增强健康志愿者的元认知。在这些实验中，受试者在时间压力下执行了一项困难的颜色检测任务，并记下他们何时认为自己犯了错误——这是一项元认知判断。服用利他林的参与者（但未服用其他药物的受试者，例如西酞普兰，一种常见的抗抑郁药）可以有意识地识别出更多自己的错误。

电刺激大脑也可能有助于增强元认知。都柏林三一学院的一个团队使用相同的任务，发现通过老年志愿者额叶皮层的微弱电流可以提高他们对自己错误的意识。这些微弱的电流暂时兴奋神经元，这可能会使额叶处于“启动”状态，从而改善元认知。甚至可能可以使用神经反馈间接刺激元认知回路。日本ATR计算神经科学实验室和加州大学洛杉矶分校最近的一次合作使用了机器学习技术，使参与者能够有选择地改变与其决策信心相关的神经模式。

一种更容易获得的改善自我判断的方法是通过冥想。在2014年由心理学家本杰明·贝尔德（现任威斯康星大学麦迪逊分校）和乔纳森·W·斯库勒（加州大学圣塔芭芭拉分校）领导的一项研究中，进行为期两周的冥想训练提高了记忆测试期间的元认知（但在涉及视觉辨别力的任务中没有提高）。由于冥想涉及持续的自我专注和专注于自身心理状态的能力，它也可能磨练我们的自我评估能力。在我的实验室里，我们正在开发培训方案，通过向人们提供反馈（不是关于他们的表现，而是关于他们的自我判断的准确性）来提高元认知。一个诱人的可能性是，这种训练会诱导先前被确定为支持自我反思过程的大脑回路的可塑性。

简单的心理策略可以加强课堂上的元认知。在1990年代初期，已故心理学家托马斯·O·纳尔逊和他的学生约翰·邓洛斯基（当时在华盛顿大学）报告了一个有趣的效应。当志愿者被要求反思他们在短暂延迟后学习单词对的学习情况时，他们比立即被问到时更具有自我意识。此后，许多研究复制了这一发现。鼓励学生在决定自己为即将到来的考试学习得如何之前休息一下，这可以以一种简单但有效的方式帮助学习。

学习者还可以通过提出自己的主题关键词来触发更好的洞察力。博伊西州立大学的教育心理学家基思·蒂德及其同事发现，要求学生生成几个概括特定主题的词语可以提高元认知准确性。然后，学生们通过专注于理解不太透彻的材料来更好地分配他们的学习时间。

然而，我们可能并不总是希望提高洞察力。在某些情况下，它可能会被证明是创伤性的。例如，患有阿尔茨海默病症的患者可能会因意识到自己记忆力衰退而感到困扰。随着元认知神经科学领域的成熟，这将需要解决这个问题和其他伦理问题。

通过元认知的视角，我们体验着自己的想法和感受，但这个镜头的焦点是精细调整且脆弱的。过度扭曲的元认知可能导致自我知识的失败和糟糕的决策。在极端情况下，例如在精神疾病中，一个人可能无法与他人享受的共同社会现实联系起来。重新聚焦镜头可能是改善精神疾病某些神秘而具有破坏性的方面的关键。通过认知神经科学、心理学和计算模型的结合，这样做的工具可能很快就会被我们掌握。”

哺乳动物和机器中的元认知

元认知是人类独有的吗？我们不能要求动物对它们的行为做出口头判断，但巧妙的动物友好型测试仍然可以探测其他生物是否会形成关于自己想法的想法。

在一次开创性的实验中，布法罗大学的心理学家大卫·史密斯训练了一只名叫纳图阿的海豚，当它听到低音调或高音调的声音时，游向两个操纵杆中的一个。当纳图阿回答正确时，它会得到一条鱼作为奖励。但是有些声音对于它来说更难区分。因此，史密斯引入了第三个操纵杆，它会触发一个更简单的试验，让纳图阿收集它的鱼。海豚学会了仅在更困难的试验中按下这个操纵杆。

史密斯认为，为了让纳图阿选择第三个操纵杆，海豚必须认识到知识的缺乏，因此必须反思它知道多少。对这一结论的额外支持来自观察，海豚在两个响应选项之间犹豫或摇摆的时间越长，它就越有可能选择第三个操纵杆。因此，它的退出选择似乎是基于真实的、不确定的感觉。正如后来的实验所证明的那样，猕猴也表现出类似的元认知行为，但另一种猴子，卷尾猴，则没有。

另一种元认知测试模仿了我们在实验室中要求人类进行的信心判断。与海豚实验一样，动物决定它认为两个答案中的哪一个是正确的。然后，它有机会坚持这个选择，或者选择一个单独的、安全的选项，该选项总是提供少量零食。押注原始选择风险更大——如果正确，它会获得更大的奖励，否则没有食物。猕猴以优异的成绩通过了测试：当它们更有可能正确时，它们会采取风险更高的赌注。猴子前额叶皮层中神经元的活动也跟踪它们的信心，为元认知如何在神经回路水平上实现提供了一个窗口。甚至老鼠也可以学会通过此测试的一个版本。

然而，证据不足以得出动物具有元认知的结论。首先，前额叶皮层（人类元认知的关键大脑区域）在人类中比在猴子中更大，并且在老鼠中不存在。这种解剖学差异不一定消除内省啮齿动物的可能性，因为元认知可能以不止一种形式进化而来。它可能表现为动物与我们共有的隐含的不确定感，以及可能为人类独有的有意识的自我知识。

甚至一些计算机也可能体现一种元认知形式。当IBM的Jeopardy! 答题机沃森在2011年击败两位人类冠军选手时，它依赖于一种与人类自我知识非常相似的技能。沃森不仅提出了答案，还为它们生成了信心评级。然后，超级计算机使用该评级来决定是否按下蜂鸣器。事实证明，沃森知道它知道——它计算了一个评级——比人类Jeopardy! 冠军选手知道他们知道的速度更快，这给了IBM的机器赢得胜利所需的优势。——S.M.F.