What Are We Thinking When We (Try to) Solve Problems?

New research indicates what happens in the brain when we're faced with a dilemma

By Nikhil Swaminathan

guy with lightbulb

I'VE GOT IT: Two new studies address what goes on in the mind while one is trying to tease apart a difficult problem.

Aha! Eureka! Bingo! "By George, I think she's got it!" Everyone knows what it's like to finally figure out a seemingly impossible problem. But what on Earth is happening in the brain while we're driving towardmental pay dirt? Researchers eager to find out have long been on the hunt, knowing that such information could one day provide priceless clues in uncovering and fixing faulty neural systems believed to be behind some mental illnesses and learning disabilities.

Researchers at Goldsmiths, University of London report in the journal PLoS ONE that they monitored action in the brains of 21 volunteers with electroencephalography (EEG) as they tackled verbal problems in an attempt to uncover what goes through the mind—literally—in order to observe what happens in the brain during an "aha!" moment of problem solving.

"This insight is at the core of human intelligence … this is a key cognitive function that the human can boast to have," says Joydeep Bhattacharya, an assistant professor in Goldsmiths's psychology department. "We're interested [in finding out] whether—there is a sudden change that takes place or something that changes gradually [that] we're not consciously aware of," he says. The researchers believed they could pin down brain signals that would enable them to predict whether a person could solve a particular problem or not.

In many cases, the subjects hit a wall, or what researchers refer to as a "mental impasse." If the participants arrived at this point, they could press a button for a clue to help them untangle a problem. Bhattacharya says blocks correlated with strong gamma rhythms (a pattern of brain wave activity associated with selective attention) in the parietal cortex, a region in the upper rear of the brain that has been implicated in integrating information coming from the senses. The research team noticed an interesting phenomenon taking place in the brains of participants given hints: The clues were less likely to help if subjects had an especially high gamma rhythm pattern. The reason, Bhattacharya speculates, is that these participants were, in essence, locked into an inflexible way of thinking and less able to free their minds, and thereby unable to restructure the problem before them.

"If there's excessive attention, it somehow creates mental fixation," he notes. "Your brain is not in a receptive condition."

At the end of each trial, subjects reported whether or not they had a strong "Aha!" moment. Interestingly, researchers found that subjects who were aware that they had found a new way to tackle the problem (and so, had consciously restructured their thinking) were less likely to feel as if they'd had eureka moment compared to more clueless candidates.

"People experience the "Aha!" feeling when they are not consciously monitoring what they are thinking," Bhattacharya says, adding that the sentiment is more of an emotional experience he likens to relief. "If you're applying your conscious brain information processing ability, then you're alpha." (Alpha brain rhythms are associated with a relaxed and open mind; volunteers who unwittingly solved problems showed more robust alpha rhythms than those who knowingly adjusted their thinking to come up with the answer.)

He says the findings indicate that it's better to tackle problems with an open mind than by concentrating too hard on them. In the future, Bhattacharya says, his team will attempt to predict in real-time whether a stumped subject will be able to solve a vexing problem and, also, whether they can manipulate brain rhythms to aid in finding a solution.

The second probe into problem-solving focused on the anterior cingulate cortex (ACC), a region in the front of the brain tied to functions such as decision making, conflict monitoring and reward feedback. A team at the University of Lyon's Stem Cell and Brain Research Institute in Bron, France reports in Neuron that it verified that the ACC helps detect errors during problem solving (as previously discovered), but also that it does so by acting more as a general guide, monitoring and scoring the steps involved in problem solving, pointing out miscalculations as well as success.

The team discovered this by recording electrical activity in the brains of two male rhesus monkeys as they tried to determine which targets on a screen would result in a tasty drink of juice. "When you're trying to solve a problem, you need to search; when you discover the solution, you need to stop searching," says study co-author Emmanuel Procyk, coordinator of the Institute's Department of Integrative Neurobiology. "We need brain areas to do that."

He says that researchers observed increased neuronal activity in the animals' ACCs when they began searching. When the monkeys hit the jackpot, there was still heightened activity in the ACC (though only a selective population of nerve cells remained hopped up), indicating that the region is responsible for more than simply alerting the rest of the brain when errors are made. Once the monkeys got the hang of it—and routinely pressed the correct target—ACC activity slowed.

"What we think based on this experiment and other experiments," Procyk says, "is that this structure is very important in valuing things." It essentially scores each of the monkey's behaviors as successful or not successful. "It is an area," he adds, "that will help to decide when to shift from the functioning that goes on when [the brain is] learning to when the learning [is] done."

Procyk says that if this system is compromised, it could have implications for issues such as drug dependency. If the ACC is functioning abnormally, he says, it could overvalue drugs, leading to addiction. (Other studies have shown that an impaired cingulate cortex can result in maladaptive social behavior and disrupted cognitive abilities.)

Alas, the ultimate "Aha!" moment for researchers probing problem solving is likely is far off, but at least the latest research may help them avoid an impasse.

Για όσους ενδιαφέρονται να μάθουν λίγα για όσα λαμβάνουν χώρα σε ένα όργανο του σώματος τους, του οποίου οι δυνατότητες χρησιμοποιούνται κατά λιγότερο από 2%, μπορούν να ψάξουν στην ιστοσελίδα: www.sciam.com --> Mind+Brain



Το παρακάτω απόσπασμα ανήκει στην Ασκητική του Νίκου Καζαντζάκη


Ερχόμαστε από μια σκοτεινή άβυσσο· καταλήγουμε σε μια σκοτεινή άβυσσο· το μεταξύ φωτεινό διάστημα το λέμε Ζωή.

Ευτύς ως γεννηθούμε, αρχίζει κι η επιστροφή· ταυτόχρονα το ξεκίνημα κι ο γυρισμός· κάθε στιγμή πεθαίνουμε. Γι αυτό πολλοί διαλάλησαν: Σκοπός της ζωής είναι ο θάνατος.

Μα κι ευτύς ως γεννηθούμε, αρχίζει κι η προσπάθεια να δημιουργήσουμε, να συνθέσουμε, να κάμουμε την ύλη ζωή· κάθε στιγμή γεννιούμαστε. Γι´ αυτό πολλοί διαλάλησαν: Σκοπός της εφήμερης ζωής είναι η αθανασία.

Στα πρόσκαιρα ζωντανά σώματα τα δυο τούτα ρέματα παλεύουν:
α) ο ανήφορος, προς τη σύνθεση, προς τη ζωή, προς την αθανασία·
β) ο κατήφορος, προς την αποσύνθεση, προς την ύλη, προς το θάνατο.

Και τα δυο ρέματα πηγάζουν από τα έγκατα της αρχέγονης ουσίας. Στην αρχή η ζωή ξαφνιάζει· σαν παράνομη φαίνεται, σαν παρά φύση, σαν εφήμερη αντίδραση στις σκοτεινές αιώνιες πηγές· μα βαθύτερα νιώθουμε: η Ζωή είναι κι αυτή άναρχη, ακατάλυτη φόρα του Σύμπαντου.

Αλλιώς, πούθε η περανθρώπινη δύναμη που μας σφεντονίζει από το αγέννητο στο γεννητό και μας γκαρδιώνει· φυτά, ζώα, ανθρώπους· στον αγώνα; Και τα δυο αντίδρομα ρέματα είναι άγια.

Χρέος μας λοιπόν να συλλάβουμε τ´ όραμα που χωράει κι εναρμονίζει τις δυο τεράστιες τούτες άναρχες, ακατάλυτες Ορμές· και με τ´ όραμα τούτο να ρυθμίσουμε το στοχασμό μας και την πράξη.


About the Brain

Making sense of the brain's mind-boggling complexity isn't easy. What we do know is that it's the organ that makes us human, giving people the capacity for art, language, moral judgments, and rational thought. It's also responsible for each individual's personality, memories, movements, and how we sense the world.

All this comes from a jellylike mass of fat and protein weighing about 3 pounds (1.4 kilograms). It is, nevertheless, one of the body's biggest organs, consisting of some 100 billion nerve cells that not only put together thoughts and highly coordinated physical actions but regulate our unconscious body processes, such as digestion and breathing.

The brain's nerve cells are known as neurons, which make up the organ's so-called "gray matter." The neurons transmit and gather electrochemical signals that are communicated via a network of millions of nerve fibers called dendrites and axons. These are the brain's "white matter."

Και που να σκεφτεί κανείς πόσο από αυτό χρησιμοποιούμε πολλοί.



Γενική Συνέλευση ΟΗΕ

Χαρακτηριστικό στιγμιότυπο από τη μετάβαση δύο διπλωματικών αποστολών στη Γενική Συνέλευση του ΟΗΕ που έλαβε χώρα στον Πειραιά μεταξύ 28 και 30 Μαρτίου 2008.

Επόμενη Γενική Συνέλευση συγκαλείται για τις 10 και 11 Μαΐου 2008 στο κτίριο ΙΒ της Σχολής Μωραΐτη.

Οι διπλωμάτες των κρατών-μελών του Οργανισμού ΗΕ παρακαλούνται να δηλώσουν διαθεσιμότητα και ειδικές διατροφικές προτιμήσεις (π.χ. κοτόπουλο ταντούρι ή κοτόπουλου κάρρυ; τσίκεν τίκα ή πίκιγκ ντακ; κ.ο.κ.) σύμφωνα με την καθοδήγηση του αποκλειστικού μπλογκ των διοργανωτών, moremun.



Κάθε ιστορία έχει το δικό της κενό. Το δικό της λάθος. Ένα κάτι που πάντα θα είναι ελλιπές. Κανείς δεν μπορεί να το γεμίσει. Κανείς δεν μπορεί να το κερδίσει. Πάντα θα υπάρχει εκεί ανέπαφο, χωρίς ψεγάδια, χωρίς εξήγηση, ένα απέραντο κενό. Ένα βαθύ, κατάμαυρο και σκοτεινό κενό. Ένα μακρύ πηγάδι, χωρίς πάτο, χωρίς βάθος που αν πέσεις δεν θα φτάσεις ποτέ στο τέλος. Θα συνεχίσεις να πέφτεις. Για πάντα. Χωρίς σταματημό. Θα πέφτεις μέχρι το τέλος του κόσμου. Θα πέφτεις χωρίς να το καταλαβαίνεις. Χωρίς καν να προσπαθείς. Χωρίς καν εσύ η ίδια να το ξέρεις! Θα πέφτεις για πάντα, για πάντα, για πάντα, πάντα, για πάντα. Θα θες να αλλάξεις πορεία όμως αν και τίποτα δεν θα σε σταματάει εσύ θα πέφτεις με τον ίδιο τρόπο, στο ίδιο κενό, με την ίδια ταχύτητα, θα έχεις πάντα τον ίδιο προορισμό. Θα πέφτεις για πάντα. Τίποτα και κανείς δεν θα μπορέσει να το αποτρέψει. ΤΙΠΟΤΑ. ΚΑΝΕΙΣ. Όλα γύρω σου θα μοιάζουν με πέτρες μεγάλες υγρές, νωπές θα πιάνεις και θ’ ανατριχιάζεις, θα προσπαθείς να κλείσεις τα μάτια σου, να κάνεις πως βλέπεις όνειρο. Και όντως. Είναι όπως το φαντάστηκες. Είναι ένα όνειρο. Ένα όνειρο που βλέπουμε στον ξύπνιο μας. Το ζούμε. Το αγνοούμε. Το υποτιμάμαι. Και αυτό γίνεται μεγαλύτερο. Με τον καιρό συσσωρεύεται και γίνεται τεράστιο. Απέραντο. Αδιάβατο. Κενό. ΚΕΝΟ. Ένα μαύρο συνηθισμένο κενό. Βλέπεις ανθρώπους πνεύματα αόρατα φανταστικά. Κανείς άλλος δεν τα βλέπει δεν τα καταλαβαίνει δεν τα ακούει να ψιθυρίζουν μέσα τους τρομακτικές, ανατριχιαστικές, σκοτεινές, κατάμαυρες, αληθινές, ψυχοπλακωτικές, κυνικές, υπερφυσικές λέξεις, προτάσεις, ιστορίες. Γεγονότα που ποτέ κανείς δεν έχει ξανακούσει, δεν έχει ξαναδεί, δεν έχει ξαναζήσει. Κι εσύ τα’ ακούς συνέχεια χωρίς να καταλαβαίνεις τι είναι, χωρίς να καταλαβαίνεις από πού προέρχονται, από ποιόν κόσμο θλιβερό και μένεις άπρακτος. Χάνεις την ευκαιρία σου να τον γνωρίσεις. Να τον καταλάβεις, να τον ζήσεις. Χάνεις τη σημαντικότερη ευκαιρία της τέλειας ζωής σου. Χάνεσαι και χάνεις. Προσπάθησε να τρέξεις. Τρέξε. Γρήγορα. Όσο πιο γρήγορα μπορείς. Όσο πιο ανάλαφρα και χαρούμενα σου επιτρέπεται. Βάλε όλη σου την ενέργεια, όλη σου τη δύναμη και πέταξε. Γιατί χάνεις την υπέρτατη ευκαιρία που ζητάνε πολλοί; Που πολλοί θα σκότωναν για να την πιάσουν. Πρόλαβέ την, άκουσέ την, νιώσε την. Ζήσε τη, γίνε ένα μαζί της, ενώσου μ’ αυτήν. Ταυτίσου. Όχι… μην σταματάς, μην κολλάς τώρα που είσαι ακριβώς δίπλα. Τ’ ακουμπάς. Το γεύεσαι. Το αισθάνεσαι να σε αγγίζει, να σε μυρίζει, να σε λικνίζει, να σε προσεγγίζει, να σε τραβάει, να σε ελκύει.

το τέλος μιας εποχής

Φύλλα πέφτουν σαν τα δάκρυα σου

Ο καιρός αλλάζει και συ μένεις στη σειρά σου

Απλά φαντάσου, πως θα ήταν ο κόσμος χωρίς τα όνειρά σου

Αν φύγεις μακριά θα έρθω κοντά σου

Θα ακολουθούν άγγελοι στο πέρασμα σου


Χωρίς αιτία και σκοπό

Χάνεται μια ψυχή και πάει στον ουρανό

Κρύσταλλα πέφτουν στα όνειρά σου

Υμνούν το θάνατο της μοναξιάς σου


Κύκνειο άσμα θα γραφτεί

Στα θεμέλια του κόσμου θα κρυφτεί

Στην ιστορία ποτέ δεν θ’ ανεβεί

Χωρίς να θέλω να το δω

Όραμα βλέπω σε μέλλον κοντινό


Αν θες ν’ ακούσεις λέξεις μαγικές

Θα γυρίσεις πίσω να βρεις τις πηγές

Αυτές που θυμίζανε το χθες

Αν μπορείς τρέξε να κρυφτείς και ποτέ μην κατεβείς

Στον κόσμο αυτό


Σε όνειρο τραγικό θα βρεις θάνατο πικρό

Θα χαθείς, θα εκπλαγείς

Ζωές σταματούν να ζουν

Ανοίγουν πόρτες

Αρχίζουν να υμνούν