元認知是被遺忘的成功秘訣

朱迪思·凱佩爾離贏得100萬英鎊僅差一個問題。她參加了一個英國問答節目的最後一輪，她必須面對最後一個挑戰才能成為該節目的首位獲勝者：“哪位國王娶了阿基坦的埃莉諾？”在與節目主持人克里斯·塔蘭特簡短討論後，她選擇了亨利二世。然後塔蘭特問了她那個致命的問題，那是參賽者經常最痛苦的時刻：“最終答案？”凱佩爾毫不猶豫地確認了。當宣佈她獲勝時，觀眾爆發出了歡呼聲。凱佩爾在2000年11月的那一天沒有動搖，這歸功於她的元認知。這個術語由心理學家約翰·弗拉維爾在1970年代創造，指的是我們評估自己思維的能力。密碼提示的答案是否正確？童年時期的某個記憶是否準確？我們是否會覺得學習一門新語言容易或困難？元認知是一個內部法庭，它裁決我們的心理表徵（例如記憶或判斷）的合理性。凱佩爾的元認知為她的答案提供了響亮的認可。

這種反思我們思想的訣竅通常被視為人類思維的標誌。它也是一項至關重要的生存技能。元認知是我們識別自身侷限性並彌補這些侷限性的方式。例如，一個認為自己沒有為化學考試做好準備的學生可以多花一個晚上來複習原子軌道。當你設定鬧鐘提醒自己一些你懷疑自己會忘記的事情，或者列出待辦事項清單來跟蹤一天的活動時，元認知已經介入以將你從自身的不足中拯救出來。

元認知不僅用於發現弱點。當你評估自己的優勢時，它也會發揮作用，例如當一個新游泳者踢掉他的浮板或一個剛學腳踏車的孩子移除輔助輪時。一個具有準確元認知的人可以在準備就緒後立即迎接下一個挑戰，從而不浪費時間在她掌握技能的旅程中。

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最終，元認知是學習和成功的基礎。然而，當它受損時，在學校或工作中的表現可能會受到影響。你變得不太能夠識別錯誤的決定並糾正方向。幾種精神疾病包括元認知缺陷，這可能會阻止個體識別自身的問題。但是，隨著在實驗室中量化元認知並將其與大腦功能聯絡起來的新技術出現，研究人員開始瞭解元認知的工作原理以及它為何會出錯。在蘇格拉底勸告普通雅典人“認識你自己”幾個世紀後，心理學家們正在發現更好的工具來做到這一點——訓練元認知並改進我們對自己能力的判斷。

元認知思維

反思我們自己的想法與人類文明一樣古老。對它的科學研究從西格蒙德·弗洛伊德及其關於一個人的自我知識可能是不準確的觀點中獲得了第一次重大推動，即人類思維的大部分是意識無法觸及的。他認為，透過充分的挖掘，我們可以挖掘出引導我們行為的隱藏力量，從而將我們真正的信仰帶入意識之光。然而，心理學家們逐漸意識到這種分析是不可靠的，純粹的內省作為獲得對自身思維洞察力的方法逐漸被拋棄。

弗拉維爾是一位長期觀察兒童發展的人，他提出內省的一個方面——元認知——是教育成功的關鍵。例如，在記憶測試中，他發現“年齡較大的受試者學習了一段時間，說他們準備好了，而且通常是準備好了”，而“年齡較小的孩子學習了一段時間，說他們準備好了，但通常沒有準備好。”

他的觀察暗示，隨著大腦的成熟，年輕人的大腦中可能需要鞏固某些區域或網路，才能使兒童更好地判斷自己的學習情況。然而，為了在實驗室中研究這個想法，研究人員不得不努力解決一個難題：如何測試人們對他們自己想法的想法。

由於沒有明顯的元認知標記，我的同事和我使用了一種捷徑。我們衡量個體對判斷的信心，並檢視他們的確信程度是否合理。在日常生活中，錯位信心的例子比比皆是。當一位沒有經驗的廚師決定為一個打的朋友嘗試新食譜，但結果卻烤焦了鮭魚，煮不熟西班牙海鮮飯，並忘記給沙拉調味時，他或她可能正在表現出較差的元認知。

在我的研究中，任務比準備一頓四道菜的晚餐要簡單得多。參與者坐在電腦螢幕前，看到兩個大圓圈短暫閃爍。圓圈中充滿了點，目標是確定哪個區域包含更多的點。大多數人發現這非常具有挑戰性。得到正確的答案不是我感興趣的——我想知道人們對自己的選擇有多確定。一次又一次的試驗，受試者選擇圓圈並評估他們對自己答案的信心，最終出現了一種模式。如果你的信心只在你表現良好時很高，反之亦然，那麼你的元認知狀態良好。類似的測試設定可以量化與行為其他方面相關的元認知，例如學習和記憶。

透過使用這些實驗，我的同事和我發現，元認知準確性在人群中差異很大。有些人對自己的思維洞察力很差，而另一些人似乎有能力進行出色的心理自我評估。然而，重要的是要注意，一個人的元認知能力並不能預測表現。你可能對自己的技能水平知之甚少，但卻能出色地完成數點（或舉辦晚宴）。

洞察力的解剖學

利用當代神經科學的工具，科學家們現在開始識別控制元認知的大腦機制。第一個線索來自患有特殊形式腦損傷的患者。在1980年代中期，神經科學家藝術·島村是加州大學聖地亞哥分校拉里·R·斯奎爾的博士後學生。他們正在研究患有失憶症的患者，所有這些患者的海馬體（一個關鍵的記憶區域）都受到了損傷，當時他們注意到資料中出現了一個奇怪的模式。正如預期的那樣，他們的大多數患者記憶力都很差，但只有一部分患者意識到自己的回憶問題。那些沒有意識到自己缺陷的失憶症患者——他們的元認知能力較差——患有科爾薩科夫綜合徵，這是一種通常與酗酒相關的疾病。患有這種疾病的患者不僅會因海馬體受損而失憶，還會遭受大腦額葉的損傷。這一發現使島村和斯奎爾懷疑元認知是由大腦額葉控制的。

為了證實他們的猜想，他們需要找到額葉受損但記憶區域完好的患者。他們與同事傑裡·雅諾夫斯基合作，找到了七名額葉受損的個體，並觀察到他們的元認知確實受到了損害：當科學家們向他們展示一系列句子並詢問他們以後有多大可能認出這些句子時，受試者做出了不準確的預測。然而，他們對句子的記憶仍然完好無損。這些研究首次表明，元認知是大腦的獨立功能，而不僅僅是日常能力的一部分。

大腦的額葉覆蓋了廣闊的神經區域，我的同事和我想要更精確地查明元認知的中心。我們於2010年發表的研究旨在做到這一點。在與裡莫納·S·威爾、格倫特·里斯和倫敦大學學院的其他同事進行的一項研究中，我們簡要地向志願者展示了兩張影像，並詢問他們哪一張看起來更亮。然後他們報告了他們對答案的信心。經過一系列試驗，我們計算了每個受試者的元認知得分。

為了排除視覺感知的任何差異，我們確保我們的受試者同樣有能力識別更亮的區域，他們大約在70％的時間內做到了這一點。在對他們進行評分後，我們掃描了他們的大腦，發現元認知能力較強的人在前額葉皮層（aPFC）中擁有更多的灰質，前額葉皮層是大腦額葉前部的一個區域，與其他靈長類動物相比，人類的前額葉皮層不成比例地增大。灰質主要由神經元細胞體組成，而白質則由細長的軸突組成，軸突從細胞體延伸出來並將電脈衝傳遞到其他神經元。元認知能力較強的人也具有更密集的白質束，將aPFC與大腦的其他部分連線起來。

其他腦成像研究表明，aPFC中的神經活動與元認知能力較強的人的信心更緊密地相關。此外，用磁脈衝轟擊該一般區域（暫時干擾神經元的活動）已被發現會損害受試者的元認知，而不會影響他們感知的其他方面或決策。

這些研究中有許多是在高度人為的場景中量化元認知的，自然而然地，我的同事和我很好奇，我們為簡單判斷確定的原理和大腦區域是否也在更復雜的決策中發揮作用。我們與神經科學家貝內代託·德·馬蒂諾、雷·多蘭和尼爾·加勒特（當時都在倫敦大學學院）一起設計了一個更貼近生活的實驗，儘管是在腦部掃描器內進行的。我們要求參與者決定他們更喜歡哪兩種零食，例如，品客薯片與奇巧巧克力。然後他們告訴我們，他們對自己選擇了更好的食物有多大的信心。當他們從掃描器中出來後，他們報告了他們願意為任何一種零食支付多少錢，並再次評估了他們的信心，這次是對他們命名的美元金額的信心。

這個精細的程式幫助我們將支援我們決策的大腦活動與控制我們對自身行為的元認知的神經中樞區分開來。事實證明，並非每個人都說他們會為他們聲稱更喜歡的物品支付更多費用——這似乎是合乎邏輯的反應。然而，有些人比其他人更意識到自己行為的不一致性。正如我們在2013年報告的那樣，這些人大腦中參與價值計算的區域與aPFC之間的連線更強。儘管他們並不總是做出最佳選擇，但至少他們知道自己正在掙扎。

我們還有很多東西要學習。例如，我們尚不知道aPFC如何促進元認知，也不知道為什麼該區域更大的大腦體積會導致洞察力的變化。然而，這些發現是朝著確定加強元認知的方法邁出的關鍵第一步，元認知的缺失可能會產生毀滅性的影響。

缺乏洞察力

當一個患有疾病的人沒有意識到自己受損時，臨床醫生使用術語“失認症”，該詞源於希臘語詞根，意思是“不知道疾病”。例如，患有痴呆症的患者可能沒有注意到他們的記憶力正在衰退。結果，他們可能不會尋求幫助，不記得服藥，或者沒有意識到他們不能再安全地開車了。精神分裂症、成癮和中風也會損害元認知。父母或兄弟姐妹缺乏對自己疾病的洞察力對於一個家庭來說可能是令人心碎的，導致社會關係建立的共同現實崩潰。

精神科醫生傳統上認為，這些患者只是在否認。在這種觀點中，患者認識到自己的缺陷，但不願意向醫生和家人承認。然而，現在，元認知失敗被視為某些疾病的後果。例如，大多數酗酒者並不認為自己的飲酒有問題——即使他們也認為過量飲酒是不健康的。正如精神科醫生麗塔·Z·戈爾茨坦及其同事在2009年寫道，“藥物成癮治療中最大的挑戰之一是，需要治療的個體甚至沒有意識到需要治療幫助。”

元認知和失認症是否是同一枚硬幣的兩面尚不清楚，儘管我們確實知道它們密切相關。例如，患有精神分裂症且缺乏對自己疾病意識的患者，往往比那些認識到自己疾病的患者的額葉更小——這與前面提到的元認知受損的健康個體中看到的模式相同。（由於精神疾病對大腦有多種影響，因此大腦區域網路的功能障礙最有可能構成失認症的基礎。）

我們可能會了解到，失認症只是一種元認知失敗。最近的研究暗示，一個人在各個領域進行內省的能力可能有所不同；也許失認症就是其中一個類別。為了支援這種觀點，科學家們記錄了與記憶元認知（“我懷疑我明天是否會記得交房租，所以我最好給自己做個筆記”）和感知元認知（“我真的發現了一隻瀕臨滅絕的亨氏麻雀——還是隻是一隻普通的歌帶鵐？”）相關的大腦活動差異。我在紐約大學的合作者和我同樣發現，aPFC受損的個體在感知元認知方面有困難，但在準確判斷他們的記憶方面似乎沒有問題。揭示不同型別內省失敗的神經根源將有助於研究人員專注於針對失認症的療法——並可能幫助患者管理他們的疾病或尋求治療。

元認知提升

恢復元認知的努力最初始於1990年代後期。一項小規模試驗調查了氯氮平（一種抗精神病藥物）對精神分裂症患者的影響。該研究發現，患者在接受六個月的治療後，對臨床症狀的洞察力有所提高。該藥物也減輕了他們的精神分裂症症狀，因此研究人員無法推測他們康復的哪個方面有助於元認知。

最近，澳大利亞墨爾本大學的心理學家羅伯特·赫斯特及其同事發現，哌甲酯（利他林）可以增強健康志願者的元認知。在這些實驗中，受試者在時間壓力下執行了一項困難的顏色檢測任務，並記下他們何時認為自己犯了錯誤——這是一項元認知判斷。服用利他林的參與者（但未服用其他藥物的受試者，例如西酞普蘭，一種常見的抗抑鬱藥）可以有意識地識別出更多自己的錯誤。

電刺激大腦也可能有助於增強元認知。都柏林三一學院的一個團隊使用相同的任務，發現透過老年志願者額葉皮層的微弱電流可以提高他們對自己錯誤的意識。這些微弱的電流暫時興奮神經元，這可能會使額葉處於“啟動”狀態，從而改善元認知。甚至可能可以使用神經反饋間接刺激元認知迴路。日本ATR計算神經科學實驗室和加州大學洛杉磯分校最近的一次合作使用了機器學習技術，使參與者能夠有選擇地改變與其決策信心相關的神經模式。

一種更容易獲得的改善自我判斷的方法是透過冥想。在2014年由心理學家本傑明·貝爾德（現任威斯康星大學麥迪遜分校）和喬納森·W·斯庫勒（加州大學聖塔芭芭拉分校）領導的一項研究中，進行為期兩週的冥想訓練提高了記憶測試期間的元認知（但在涉及視覺辨別力的任務中沒有提高）。由於冥想涉及持續的自我專注和專注於自身心理狀態的能力，它也可能磨練我們的自我評估能力。在我的實驗室裡，我們正在開發培訓方案，透過向人們提供反饋（不是關於他們的表現，而是關於他們的自我判斷的準確性）來提高元認知。一個誘人的可能性是，這種訓練會誘導先前被確定為支援自我反思過程的大腦回路的可塑性。

簡單的心理策略可以加強課堂上的元認知。在1990年代初期，已故心理學家托馬斯·O·納爾遜和他的學生約翰·鄧洛斯基（當時在華盛頓大學）報告了一個有趣的效應。當志願者被要求反思他們在短暫延遲後學習單詞對的學習情況時，他們比立即被問到時更具有自我意識。此後，許多研究複製了這一發現。鼓勵學生在決定自己為即將到來的考試學習得如何之前休息一下，這可以以一種簡單但有效的方式幫助學習。

學習者還可以透過提出自己的主題關鍵詞來觸發更好的洞察力。博伊西州立大學的教育心理學家基思·蒂德及其同事發現，要求學生生成幾個概括特定主題的詞語可以提高元認知準確性。然後，學生們透過專注於理解不太透徹的材料來更好地分配他們的學習時間。

然而，我們可能並不總是希望提高洞察力。在某些情況下，它可能會被證明是創傷性的。例如，患有阿爾茨海默病症的患者可能會因意識到自己記憶力衰退而感到困擾。隨著元認知神經科學領域的成熟，這將需要解決這個問題和其他倫理問題。

透過元認知的視角，我們體驗著自己的想法和感受，但這個鏡頭的焦點是精細調整且脆弱的。過度扭曲的元認知可能導致自我知識的失敗和糟糕的決策。在極端情況下，例如在精神疾病中，一個人可能無法與他人享受的共同社會現實聯絡起來。重新聚焦鏡頭可能是改善精神疾病某些神秘而具有破壞性的方面的關鍵。透過認知神經科學、心理學和計算模型的結合，這樣做的工具可能很快就會被我們掌握。”

哺乳動物和機器中的元認知

元認知是人類獨有的嗎？我們不能要求動物對它們的行為做出口頭判斷，但巧妙的動物友好型測試仍然可以探測其他生物是否會形成關於自己想法的想法。

在一次開創性的實驗中，布法羅大學的心理學家大衛·史密斯訓練了一隻名叫納圖阿的海豚，當它聽到低音調或高音調的聲音時，遊向兩個操縱桿中的一個。當納圖阿回答正確時，它會得到一條魚作為獎勵。但是有些聲音對於它來說更難區分。因此，史密斯引入了第三個操縱桿，它會觸發一個更簡單的試驗，讓納圖阿收集它的魚。海豚學會了僅在更困難的試驗中按下這個操縱桿。

史密斯認為，為了讓納圖阿選擇第三個操縱桿，海豚必須認識到知識的缺乏，因此必須反思它知道多少。對這一結論的額外支援來自觀察，海豚在兩個響應選項之間猶豫或搖擺的時間越長，它就越有可能選擇第三個操縱桿。因此，它的退出選擇似乎是基於真實的、不確定的感覺。正如後來的實驗所證明的那樣，獼猴也表現出類似的元認知行為，但另一種猴子，捲尾猴，則沒有。

另一種元認知測試模仿了我們在實驗室中要求人類進行的信心判斷。與海豚實驗一樣，動物決定它認為兩個答案中的哪一個是正確的。然後，它有機會堅持這個選擇，或者選擇一個單獨的、安全的選項，該選項總是提供少量零食。押注原始選擇風險更大——如果正確，它會獲得更大的獎勵，否則沒有食物。獼猴以優異的成績通過了測試：當它們更有可能正確時，它們會採取風險更高的賭注。猴子前額葉皮層中神經元的活動也跟蹤它們的信心，為元認知如何在神經迴路水平上實現提供了一個視窗。甚至老鼠也可以學會透過此測試的一個版本。

然而，證據不足以得出動物具有元認知的結論。首先，前額葉皮層（人類元認知的關鍵大腦區域）在人類中比在猴子中更大，並且在老鼠中不存在。這種解剖學差異不一定消除內省齧齒動物的可能性，因為元認知可能以不止一種形式進化而來。它可能表現為動物與我們共有的隱含的不確定感，以及可能為人類獨有的有意識的自我知識。

甚至一些計算機也可能體現一種元認知形式。當IBM的Jeopardy! 答題機沃森在2011年擊敗兩位人類冠軍選手時，它依賴於一種與人類自我知識非常相似的技能。沃森不僅提出了答案，還為它們生成了信心評級。然後，超級計算機使用該評級來決定是否按下蜂鳴器。事實證明，沃森知道它知道——它計算了一個評級——比人類Jeopardy! 冠軍選手知道他們知道的速度更快，這給了IBM的機器贏得勝利所需的優勢。——S.M.F.